香港城市大學（城大）的研究團隊成功研發(fā)一種新型「陶瓷墨水」，開發(fā)全球首套4D打印陶瓷技術。這項材料研究上的突破性進展，將為陶瓷結構的應用翻開新的一頁，例如應用在電子產品製造、航空工業(yè)和太空探索方面。

陶瓷熔點高，不能輕易鑄造或造成不同形狀；加上現時以3D打印的陶瓷前驅體通常較難變形，故有礙生產形狀較複雜的陶瓷。

城大副校長（研究及科技）兼機械工程學講座教授呂堅教授領導的研究團隊，研發(fā)了一種新型的「陶瓷墨水」——一種聚合物和陶瓷納米顆粒的混合物。採用這種新型墨水以3D打印出來的陶瓷前驅體，既柔軟且可以拉伸至超過原來長度的三倍，能用於製造複雜的形狀，例如摺紙結構。

4D打印是指在傳統3D打印的基礎上，增加「時間」作為第四維度。3D打印物體在外部刺激下，例如機械力、溫度或磁場，就可以隨著時間變形或自我組裝。

在這項研究中，團隊利用前驅體內儲存的彈性能量來變形。當拉伸的陶瓷前驅體彈性能量被釋放時，它會自我變形。經過熱處理後，前驅體就會轉化成陶瓷。

這種由彈性體衍生的4D打印陶瓷結構堅固，而且和一般的打印陶瓷相比，它的尺寸更大、強度更高。

呂教授說︰「整個系統聽起來簡單，但事實並非如此。從製作墨水到開發(fā)整套打印系統，我們用盡各種方法、作了多次嘗試。就像在蛋糕上擠奶油一樣，從奶油種類、唧嘴大小、擠壓速度和力度，以至溫度，很多因素都會影響結果。」

這項創(chuàng)新發(fā)明剛在最新一期的頂級學術期刊《科學進展》上發(fā)表，題為「彈性體衍生的摺紙?zhí)沾珊?D打印陶瓷」。研究團隊的所有成員均來自城大，包括研究助理劉果博士、高級副研究員趙巖博士、研究員吳戈博士。

呂教授說︰「憑藉陶瓷前驅體多樣化的變形能力，它的應用範圍廣泛。」重要的應用範疇之一將是電子產品。陶瓷材料在傳輸電磁訊號方面較金屬材料優(yōu)越，隨著5G網絡的到來，陶瓷產品將在電子產品製造中發(fā)揮更重要作用。陶瓷的藝術特性及其可塑成複雜形狀的能力，亦可為消費者度身訂做獨一無二的陶瓷手機背板。

這項創(chuàng)新發(fā)明還可應用於航空工業(yè)和太空探索上。呂教授說︰「陶瓷堅固且耐熱，因此4D打印陶瓷具有極高的潛力用於製作推進部件，應用在航空業(yè)。」

此項研究獲得各方的支持，包括國家自然科學基金委員會重大項目、大學教育資助委員會的協作研究金和主題研究計劃、透過國家貴金屬材料工程技術研究中心香港分中心得到香港創(chuàng)新科技署的資助、廣東省科學技術廳，以及深圳市科技創(chuàng)新委員會的資助。 

解釋是項研究的短片：
https://drive.google.com/open?id=1UEirPdxaDb0dXeE9ezm_bS9bjWbqfZpP

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