超资料具有优异的特性，包含负泊松比、负折射率、可调理的热胀大系数和可以 兼容本来抵触的资料特性：低分量却高强度、微型化却高扩大倍数、高硬度却低 热传导性。3D 打印结构资料的变形进程关于制备新的拓扑结构和新功用具有十 分重要的含义。现有的变形机制主要是根据主体资料与相关影响之间的：如热致变形、机械不稳定导致变形、溶剂溶胀导致变形、折纸办法和电磁驱 动变形等。这一些办法中所适用变形系统具有杂乱的资料成分，繁琐而贵重的制造 程序，或许需求继续的外部影响才干保持变形。但是，根据主体资料

  近期，香港城市大学吕坚院士团队提出了一种根据高分子接枝反响诱导高分子单 丝胀大，终究驱动高分子 3D 打印结构变形的战略。关键步骤是构建一种水凝胶 的化学反响微环境。在本文中，将 3D 打印的聚己内酯（PCL）结构（纤维或许 是 lattice 结构）置于水凝胶（聚丙烯酰胺，PAAm）前驱体溶液中，使用紫外光 照耀触发前驱体溶液中 AAm 单体与 PCL 产生外表接枝反响，PCL 外表由疏水 性转变为亲水性，然后引发 AAm 单体向 PCL 内分散，终究引发 PCL 纤维溶胀 和大体积胀大，终究引发 PCL 的 lattice 结构产生变形。该办法的长处是资料体 系简略，制造的完好进程成本低，选用非触摸式光照影响变形。此外，该办法可以推行 到其他相似的反响资料系统（如聚乳酸 PLA 和 PAAm 系统）和结构。终究，该 办法也将启示一种由化学反响辅佐的新式4D 打印战略。

  图 1. 经过构建水凝胶化学反响微环境，使用紫外光触发 3D 打印资料与水凝胶单体产生化 学接枝反响，终究引发 3D 打印结构变形。

  图 2 ．3D 打印 PCL 结构（纤维和 lattice）的制备、变形和表征（光学显微镜和 ESEM）。 （a ） PCL 结构的制备和变形进程示意图。（b1）长度为 2091.5 μm 的 PCL 纤维和（b2）变 形后对应的 PCL 纤维相片。（c1）初始 PCL 的四方 lattice 和（c2）变形后对应的 PCL 的 lattice 相片。（d1）初始 PCL 的四方 lattice 和（d2）变形后对应的 PCL 的 lattice 的 ESEM 相片（插图：变形前后的 PCL 纤维外表的 ESEM 相片）。（b1 、c1：置于 PAAm 前驱体溶 液中；b2、c2 和 d2：置于 PAAm 水凝胶基质中）。（e）大面积和低相对误差的变性后 PCL 的 lattice 的光学相片。（f）经过操控变形区域构成的“太极 ”图画。（g）UV 照耀后引发 了 PCL 结构的变形和 PAAm 水凝胶化，终究 PCL 变形结构被包裹在通明而且高弹的 PAAm 水凝胶基体内。

  图 3. 经过 UV 掩膜操控区域化变形。（a ）以“太极 ”形 UV 掩模为模型，操控区域变形的 示意图。（b） PAAm 前驱体溶液中的 PCL 四方 lattice 。（c）在 PAAm 水凝胶中变形后的 PCL 的 lattice 相片。（d）移除 UV 掩膜后的“太极 ”图画。（e）UV 掩膜示意图：白 域代表通明的聚对苯二甲酸乙二醇酯，可被紫外线穿透。灰域代表黑色聚对苯二甲酸乙 二醇酯，紫外线无法穿透。（f）变形后构成的图画。

  吕坚教授，法国国家技能科学院（NATF）院士、香港工程科学院院士、香港高档研讨院高 级研讨员、香港城市大学工学院院长、香港城市大学机械工程系讲座教授、国家贵金属资料 工程研讨中心香港分社理事、先进结构资料中心主任。研讨方向触及先进结构与功用纳米材 料的制备和力学性能，机械系统仿真模仿规划。曾任法国机械工业技能中 (CETIM)高档研 究工程师和试验室负责人、法国特鲁瓦技能大学机械系统工程系系主任、法国教育部与法国 国家科学中心（CNRS）机械系统与并行工程试验室主任、香港理工大学机械工程系系主任、 讲座教授、兼任香港理工大学工程学院副院长、香港城市大学副校长。曾任法国、欧盟和中

  国的多项研讨项目的负责人，并与空客、EADS、宝钢、安赛乐米塔尔、AREVA、ALSTOM 、 EDF、ABB 、雷诺、美丽等世界五百强公司有协作研讨联系或为它们进行科学咨询作业。曾 任欧盟第五结构科研方案评定专家；欧盟第六结构科研方案咨询专家；我国国家自然科学基 金委海外评定专家，中科院第一批海外评定专家，中科院沈阳金属所客座首席研讨员，东北大 学、北京科技大学、南昌大学名誉教授，西安交通大学、西北工业大学、上海交通大学和西 南交通大学参谋教授，上海大学、中山大学、中南大学等大学客座教授，中科院闻名学者团 队成员，2011 年被法国国家技能科学院（NATF）选为院士，是该院近 300 位院士中首位华 裔院士。2006 年与 2017 年别离获法国总统录用获法国国家荣誉骑士勋章及法国国家荣誉军 团骑士勋章，2018 年获我国工程院光华工程科技奖。已获得 34 项欧、美、中专利授权，在 本范畴顶尖杂志 Nature（封面文章）、 Science 、Nature Materials 、Nature Chemistry 、Nature Water 、Science Advances 、Nature Communications 、Materials Today 、Advanced Materials 、 Advanced Science 、JACS 、PRL 、Angew 、Chem. 等专业杂志上宣布论文 480 余篇，引证 3 万 6 千余次（Google Scholar）。

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