精选
阿联酋哈利法大学研究团队通过多材料4D打印技术，成功开发出集形状记忆、实时应变感知与热驱动于一体的智能可展开结构。该结构采用形状记忆聚合物、ABS与导电EEL材料，实现了72%的形状恢复率与高达76%的电阻变化响应，为航空航天、生物医疗等领域的自适应结构提供了全新解决方案。
01 研究内容简介
研究背景
可展开结构在航空航天、建筑与生物医疗中具有广泛应用，然而传统结构依赖外部传感器或复杂驱动系统，限制了其轻量化与集成化发展。4D打印技术结合形状记忆材料，为开发多功能一体化智能结构带来可能。
技术亮点
本研究采用多材料熔丝制造技术，将形状记忆聚合物（SMP）、刚性ABS与导电EEL材料集成于一体结构中，通过内置镍铬加热丝或温控腔体实现热驱动形状恢复，并利用EEL的压阻效应实时监测结构应变。
结构设计与制备
条带结构：中央为SMP，两侧为ABS增强，嵌入EEL传感层与镍铬丝。
拉胀结构：SMP构成可收缩单元，顶部覆盖EEL传感层，通过孔道布置加热丝。
使用双头独立挤出3D打印机，通过暂停打印策略嵌入传感与加热元件。
性能测试与结果
形状记忆性能：条带结构在悬臂测试中实现41.2% 形状恢复，移除镍铬丝后浸入热水提升至90%。拉胀结构在三轮压缩循环中恢复率最高达72.27%
传感性能：条带在弯曲与固定阶段电阻变化达57%。拉胀结构在初始阶段电阻变化高达76.3%
材料特性：
SMP具备明确玻璃化转变温度（55°C），实现可控形状恢复。EEL表现出高弹性（断裂伸长率>300%）与良好导电性。
应用前景
该技术适用于航天器可展开天线或太阳能板、自适应建筑外墙、可植入医疗设备。未来可通过优化材料界面、改进加热均匀性进一步提升恢复率与可靠性。
02 论文第一、通讯作者简介
Aoun Hussnain（第一作者），Department of Aerospace Engineering, Khalifa University of Science and Technology, PO Box, 127788, Abu Dhabi, UAE
Kamran A. Khan（通讯作者），Department of Aerospace Engineering, Khalifa University of Science and Technology, PO Box, 127788, Abu Dhabi, UAE，E-mail：kamran.khan@ku.ac.ae
03 资助信息
This publication is based on work supported by the ASPIRE Abu Dhabi Award for Research Excellence (AARE-2020) under project number 8434000424/AARE20-124 and Khalifa University of Science and Technology under Award No. CIRA-2021-054。
04 原文信息
Aoun Hussnain, Israr Ud Din, Yasir Mujahid, Kamran A. Khan,In-situ thermally activated piezoresistive shape memory deployable structures fabricated via multi-material 4D printing, Smart Materials in Manufacturing,Volume 3,2025,1000103.
05 原文链接
https://doi.org/10.1016/j.smmf.2025.100103
期刊简介
Smart Materials in Manufacturing (SMMF) 是一本跨学科的开放获取型国际期刊。期刊主要关注最新型嵌入式功能材料的制造、加工及创新，聚焦现有及最前沿的处理新型材料及系统的制造技术。期刊主编由RMIT University的Cuie Wen教授担任。
SMMF主要刊发原创研究论文、权威评论和最前沿的研究理论及观点。涉及研究领域包括但不限于结构层次、仿生学、受控相位形成、结构适应性、形状记忆和变形能力、刺激响应、针对目标应用、传感和驱动的改进和定制特性。
所有投至期刊的文章均经过严格、高水平的同行评审，一经收录将发表在月活用户超过1800万的ScienceDirect平台，供领域内的学者、及全球读者免费阅读、下载及引用。欢迎广大师生、学者朋友们积极投稿！
目前，期刊已被Scopus，CAS(美国化学文摘)，Ei Compendex，EBSCO及INSPEC等数据库收录。
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