形状记忆聚合物或变形材料是近年来在材料科学和生物医学工程领域受到广泛关注的智能材料，用于构建智能结构和设备。数字光处理是一种基于还原光聚合的方法，其技术速度明显更快，只需一步即可打印出完整的层，从而创建智能材料。
沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的电气和计算机工程以及核工程科学家团队开发了一种简单快速的方法，使用数字光打印3D打印机和定制树脂3D打印基于形状记忆聚合物的智能结构。
他们将液晶与树脂相结合，将形状记忆特性引入直接3D打印热响应结构，同时避免了树脂制备的复杂性。该团队打印了具有不同几何形状的结构，并测量了形状记忆响应。形状记忆聚合物可以方便地用作智能工具、玩具和超材料。
该论文发布在NPG Asia Materials杂志上。
形状记忆聚合物属于一类双形状智能聚合物，可以响应环境参数发生机械变形并恢复到原来的形状。形状记忆聚合物的回收取决于外部刺激的应用，如热、光、电、湿度和pH值变化。
这种材料是变形结构，近年来由于其多功能性和工业可行性而引起了相当大的兴趣。研究团队展示了通过数字光处理4D打印形状记忆聚合物;一种基于还原光聚合的3D打印方法。研究结果强调了3D打印复杂结构对各种应用的适用性。
研究团队通过研究形状诱导和恢复过程，研究了3D打印样品的形状记忆效应。该方法允许轻松和高分辨率地打印复杂的 3D 设计。这些结构在各种应用中都很有用，如灵活的智能贴片、尺寸可变的机械工具和可变形的玩具。在这项工作中，Alam及其同事开发了一种基于液晶与光固化树脂混合的形状记忆聚合物，以开发一种半结晶聚合物，并基于先前的研究描述了其作用机制。
该团队通过使用扫描电子显微镜观察了有或没有液晶的3D打印横截面的内部形态。然后，他们观察了形状记忆聚合物相对于其承重后恢复能力的反应。本工作展示了 3D 数字光处理对创建具有 4D 效果的形状记忆聚合物的影响。科学家们量化了形状记忆响应，以显示恢复角与时间的比率。
研究人员探索了3D打印智能记忆聚合物的有前途的应用。为了实现这一目标，Alam及其同事通过对狗骨试样进行拉伸测试来确定材料的机械性能，以展示如何通过调节晶格结构的形状来调整印刷材料的机械性能。
他们通过进行有限元模拟证实了智能材料的机械可调性，并将实验结果与有限元分析的拉伸试验进行了比较。通过实验观察和仿真预测的二维晶格的力学性能一致。基于柔韧性和可拉伸性，Alam和团队测试了样品的应变测试和关节移动传感应用。
为了通过聚合物集成促进关节运动，科学家们应用了一种纳米银基导电涂层作为电极，这需要进一步优化打印参数。科学家们通过拉伸和压缩结构来测量电阻的变化，以促进患者的运动。
对所制备的晶格电极贴片的电阻测量结果表明，该贴片具有作为关节运动传感智能贴片的潜力;这可以应用于人类的膝盖、肘关节、假肢或真实肢体以感知运动。这种电极贴片可以在简单快速的制造工艺下根据患者的体型进行定制。
通过这种方式，Fahad Alam及其团队提出了一种3D打印智能材料的方法，首先使用形状记忆聚合物，通过数字光处理轻松快速地制造。科学家们定制了3D打印的物体，以创建随时间变化的结构，这被称为4D打印。他们通过将液晶与树脂相结合，并使用商用桌面打印机进行打印来实现这一目标。研究人员使用这种方法制造了各种复杂的物体，包括格子贴片、可折叠玩具、智能包装和机械扳手。
科学家们将这些物体置于高温下，暂时改变它们的形状，并用于随后的形状恢复应用。该团队使用拉伸测试来展示形状记忆聚合物的可调节性，以满足生物医学工程中的特定应用。这种 3D 打印晶格贴片非常适合关节运动应用中的应变传感。研究人员记录了3D打印智能贴片的电阻变化，以检测患者假肢关节和手臂的运动。
