供稿人:彭剛 田小永 發(fā)布日期：2017-12-25
形狀記憶聚合物（shape memory polymer，SMP）是指具有初始形狀在一定條件下改變其形狀并固定后，通過外界刺激（熱、光、電等）又可恢復(fù)其原始形狀的高分子材料。相比于形狀記憶合金，它具有輕質(zhì)、低成本的優(yōu)勢(shì)。由于獨(dú)特的熱、力、光學(xué)特性和特殊的應(yīng)用背景，SMP多年來一直作為學(xué)術(shù)熱點(diǎn)問題備受關(guān)注。但受限于目前材料加工手段的不足，SMP一直未能在柔性電子領(lǐng)域吸引廣泛關(guān)注。
柔性電子對(duì)元器件的加工精度和結(jié)構(gòu)形式提出很高的要求，如何同時(shí)解決SMP的分子結(jié)構(gòu)合成和宏觀結(jié)構(gòu)制造將是決定它在該領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵。而耶路撒冷希伯來大學(xué)的研究者M(jìn)att Zarek等人利用3D打印技術(shù)（光固化成形SLA）成功制備具有任意結(jié)構(gòu)的SMP材料，如圖1，這為解決以上難題提供良好的借鑒。
圖1形狀記憶高分子材料3D打印實(shí)體模型
具體地，研究者以丙烯酸樹脂與聚己內(nèi)酯大分子單體為主要化學(xué)成分，加入光引發(fā)劑后，合成可用于3D打印的樹脂材料。圖2(a)和(d)分別為不同的3D打印成形SMP功能零件，在后處理中，通過在零件表面涂覆相應(yīng)的導(dǎo)電涂層獲得最終的溫度傳感器和電壓傳感器，分別如圖2(c)和(e)所示。兩者都是利用SMP對(duì)于材料溫度的敏感性恢復(fù)變形，從而達(dá)到自動(dòng)控制電路通斷的目的。
圖2 以3D形狀記憶聚合物為基礎(chǔ)的電氣元件
雖然SMP在柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用依然處于探索階段，但3D打印技術(shù)的加入使得復(fù)雜結(jié)構(gòu)、多功能柔性SMP的快速制造成為可能，這將在柔性電路的封裝及自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中發(fā)揮明顯的優(yōu)勢(shì)。