中山大学实现多材料高精度4D打印多彩结构色

近日，中山大学材料科学与工程学院副教授郭双壮团队制备了具有光敏活性的可打印结构色墨水，结合实验室自建的高精度多材料直写打印系统，成功实现了多彩结构色的溶剂挥发墨水直写打印。相关成果发表于Small。

 “该研究实现的打印策略能在大范围内实现对打印分辨率的精准控制与复杂图案的高精度打印，并能够灵活地与多种可打印功能材料体系集成。”论文第一作者、中山大学材料科学与工程学院2020级硕士研究生毕燃表示，未来可在仿生机器人、信息存储、柔性传感和信号检测方面得到应用。

据悉，郭双壮团队创新性地将结构色材料集成至仿生机器人的制造中，在传统磁控柔性机器人表面打印结构色涂层，制备了一系列具有仿生结构色外观及无束缚变形能力的多维度仿生蝴蝶，展现了这种结构色材料3D打印策略在仿生机器人及其他需要先进表面着色方式的系统中的应用前景。

该研究以向列相液晶RM 267、手性掺杂剂LC 756和扩链剂EDDET为原料通过迈克尔加成反应制备了具有光敏活性的胆甾相液晶弹性体低聚物，并添加二氯甲烷作为稀释剂制备了可打印墨水。通过探究墨水直写打印过程中打印速度、打印压力及针头直径对打印墨水细丝直径的影响，构建数学关系，实现了在大范围内（52.54~436.27 μm）对打印分辨率的高度控制。

“基于对分辨率和颜色的良好控制，可以实现对复杂设计图案的高还原度打印。”论文通讯作者郭双壮表示，针对不同图案的尺寸特点选取恰当的分辨率，则可实现对同一图案的缩放式打印。此外，多材料墨水直写3D打印系统对多墨水打印技术的支持使不同颜色的墨水能在一个打印过程中依次打印，实现彩色图案的快速制造。

除了多色打印，多墨水打印技术还使结构色材料与多功能材料的集成式打印成为可能。此外，打印的结构色液晶弹性体还具有热响应性，加热即可发生定向形变，呈现出4D打印效果。

相关链接：https://doi.org/10.1002/smll.202306646