文摘gydF4y2Ba
螺旋结构在本质上是无处不在的,传授独特的机械性能和多功能性gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。到目前为止,合成结构模仿这些自然系统所捏造的绕组,扭曲和个人丝编织gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,微流体gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba9gydF4y2Ba,self-shapinggydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba13gydF4y2Ba和印刷方法gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba。然而,这些制备方法无法同时创建和复合模式,成螺旋形地架构细丝subvoxel控制任意二维(2 d)和三维(3 d)图案从范围广泛的材料。朝着这个目标,这两种复合材料gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba,gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba,gydF4y2Ba22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba23gydF4y2Ba和旋转gydF4y2Ba24gydF4y2Ba3 d打印技术架构的细丝最近报道;然而,这两个功能的集成还有待实现。这里我们报告一个旋转复合材料三维印刷(RM-3DP)平台,使subvoxel控制的局部方向方位异构架构细丝。通过不断旋转复合喷嘴的控制比angular-to-translational速度,我们创造了与可编程的螺旋升角螺旋细丝,层厚度和界面区之间的一些材料在给定圆柱体素。使用这种集成的方法,我们有制造功能性人造肌肉组成的螺旋和高保真介电弹性体驱动器,分别可寻址导电螺旋通道嵌入一个介电弹性体矩阵。我们也制造等级晶格组成架构包含硬弹簧螺旋struts中的兼容矩阵。加法制造平台打开新途径生成多功能bioinspired图案架构问题。gydF4y2Ba
这是一个预览的订阅内容,gydF4y2Ba通过访问你的机构gydF4y2Ba
访问选项gydF4y2Ba
订阅自然+gydF4y2Ba
得到直接在线访问自然和其他55个自然杂志gydF4y2Ba
29.99美元gydF4y2Ba
每月gydF4y2Ba
订阅杂志gydF4y2Ba
得到完整的期刊访问1年gydF4y2Ba
199.00美元gydF4y2Ba
只有3.90美元的问题gydF4y2Ba
所有价格是净价格。gydF4y2Ba
增值税将被添加后在付款。gydF4y2Ba
税计算期间将完成付款。gydF4y2Ba
买条gydF4y2Ba
时间有限或全文访问ReadCube。gydF4y2Ba
32.00美元gydF4y2Ba
所有价格是净价格。gydF4y2Ba
数据可用性gydF4y2Ba
主要数据支持本研究的发现在纸及其可用gydF4y2Ba补充信息gydF4y2Ba。其他数据集生成或分析在当前研究可从相应的作者的请求。gydF4y2Ba源数据gydF4y2Ba本文提供的。gydF4y2Ba
引用gydF4y2Ba
是,通用汽车高级执行机构材料的仿生螺旋纤维拓扑。gydF4y2Ba放置板牙。gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,1904093 (2020)。gydF4y2Ba
埃文斯,i m . l . j。j &岭gydF4y2Ba智慧交易状态的艺术在科学和工程gydF4y2Ba,20卷(ed。詹金斯,c . h . m .)Ch。7, 133 - 169(智慧出版社,2005年)。gydF4y2Ba
亩,j . et al . Sheath-run人造肌肉。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba365年gydF4y2Ba,150 - 155 (2019)。gydF4y2Ba
王,r . et al .扭转制冷扭曲,盘绕,超螺旋纤维。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba366年gydF4y2Ba,216 - 221 (2019)。gydF4y2Ba
元,j . et al。形状记忆脱缰的高能微型纳米复合材料纤维。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba365年gydF4y2Ba,155 - 158 (2019)。gydF4y2Ba
Chatterjee, k & Ghosh t . k . 3 d打印纺织品:潜在的路线图与纤维印刷。gydF4y2Ba放置板牙。gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,1902086 (2020)。gydF4y2Ba
利马m . d . et al .电,化学,photonically动力扭转和拉伸驱动的混合碳纳米管丝的肌肉。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba338年gydF4y2Ba,928 - 932 (2012)。gydF4y2Ba
徐,p . et al . Bioinspired超细纤维与嵌入式perfusable螺旋通道。gydF4y2Ba放置板牙。gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,1701664 (2017)。gydF4y2Ba
Yu y . et al . Bioinspired螺旋微流体的超细纤维。gydF4y2Ba放置板牙。gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,1605765 (2017)。gydF4y2Ba
Kanik, m . et al . Strain-programmable光纤人造肌肉。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba365年gydF4y2Ba,145 - 150 (2019)。gydF4y2Ba
黄m . et al。紧张的双层薄膜的纳米机械架构:从实验工艺设计原则。gydF4y2Ba放置板牙。gydF4y2Ba17gydF4y2Ba,2860 - 2864 (2005)。gydF4y2Ba
范教授,j . t . et al .高度可伸缩的纳米螺旋通过几何不对称和表面力。gydF4y2Ba放置板牙。gydF4y2Ba25gydF4y2Ba,6703 - 6708 (2013)。gydF4y2Ba
吴,z l . et al。水凝胶的三维形状转换表的小规模调制引起的内应力。gydF4y2BaCommun Nat。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba1586 (2013)。gydF4y2Ba
Moestopo, w . P。马特奥,a·J。Fuller, r . M。,Greer, J. R. & Portela, C. M. Pushing and pulling on ropes: hierarchical woven materials.放置科学。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,2001271 (2020)。gydF4y2Ba
Skylar-Scott, m·A。,Gunasekaran, S. & Lewis, J. A. Laser-assisted direct ink writing of planar and 3D metal architectures.Proc。《科学。gydF4y2Ba113年gydF4y2Ba,6137 - 6142 (2016)。gydF4y2Ba
叔叔,L . L。,Aissa B。,Khakani, M. A. E. & Therriault, D. Ultraviolet-assisted direct-write fabrication of carbon nanotube/polymer nanocomposite microcoils.放置板牙。gydF4y2Ba22gydF4y2Ba,592 - 596 (2010)。gydF4y2Ba
最终,a S。,Matsumoto, E. A., Nuzzo, R. G., Mahadevan, L. & Lewis, J. A. Biomimetic 4D printing.Nat。板牙。gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,413 - 418 (2016)。gydF4y2Ba
van der Elst l . et al。在fiber-device 3 d打印技术。gydF4y2Ba放置纤维板牙。gydF4y2Ba3gydF4y2Ba59 - 75 (2021)。gydF4y2Ba
哈特,k . R。,Dunn, R. M. & Wetzel, E. D. Tough, additively manufactured structures fabricated with dual‐thermoplastic filaments.放置Eng。板牙。gydF4y2Ba22gydF4y2Ba,1901184 (2020)。gydF4y2Ba
死胡同,g . et al .结构化复合丝光电的3 d打印。gydF4y2BaCommun Nat。gydF4y2Ba10gydF4y2Ba4010 (2019)。gydF4y2Ba
徐,w . et al .回顾光纤三维打印应用程序从纳米纳米对齐到宏观尺度模式。gydF4y2BaACS达成。纳米板牙。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,7538 - 7562 (2021)。gydF4y2Ba
穆勒,J。,R一个ney, J. R., Shea, K. & Lewis, J. A. Architected lattices with high stiffness and toughness via multicore-shell 3D printing.放置板牙。gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,1705001 (2018)。gydF4y2Ba
Chortos, a . et al。印刷可重构一束束的介电弹性体纤维。gydF4y2Ba放置功能。板牙。gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba,2010643 (2021)。gydF4y2Ba
兰尼,j . r . et al .旋转3 d打印技术与可编程的增加复合材料的力学。gydF4y2BaProc。《科学。gydF4y2Ba115年gydF4y2Ba,1198 - 1203 (2018)。gydF4y2Ba
雷曼,W。,Galińska-Rakoczy, A., Hatch, V., Tobacman, L. S. & Craig, R. Structural basis for the activation of muscle contraction by troponin and tropomyosin.j·摩尔,杂志。gydF4y2Ba388年gydF4y2Ba,673 - 681 (2009)。gydF4y2Ba
艾蒙,S。,Efrati, E., Kupferman, R. & Sharon, E. Geometry and mechanics in the opening of chiral seed pods.科学gydF4y2Ba333年gydF4y2Ba,1726 - 1730 (2011)。gydF4y2Ba
Burgert i & Fratzl p .驱动系统在植物作为bioinspired设备原型。gydF4y2Ba费罗斯。反式。r . Soc。一个数学。理论物理。Eng。科学。gydF4y2Ba367年gydF4y2Ba,1541 - 1557 (2009)。gydF4y2Ba
Reyssat,大肠&马哈l . Hygromorphs:从松果到仿生影响。gydF4y2Baj . r . Soc。接口gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,951 - 957 (2009)。gydF4y2Ba
张,j . et al .机器人人造肌肉:当前进展和未来的观点。gydF4y2BaIEEE反式。机器人。gydF4y2Ba35gydF4y2Ba,761 - 781 (2019)。gydF4y2Ba
腕,F。,Migliore, A., Serra, G. & Rossi, D. D. Helical dielectric elastomer actuators.聪明的母亲。结构体。gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,1210 - 1216 (2005)。gydF4y2Ba
鑫,X。,Liu, L., Liu, Y. & Leng, J. Pixel mechanical metamaterials with programmable and reconfigurable properties.放置功能。板牙。gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,2107795 (2022)。gydF4y2Ba
立顿,j . i . et al .偏手性剪切增大的创建刚性和柔性结构。gydF4y2Ba科学gydF4y2Ba360年gydF4y2Ba,632 - 635 (2018)。gydF4y2Ba
Truby, r . l . & Lewis j . a .印刷软物质在三维空间中。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba540年gydF4y2Ba,371 - 378 (2016)。gydF4y2Ba
Skylar-Scott, m·A。穆勒,J。,Visser, C. W. & Lewis, J. A. Voxelated soft matter via multimaterial multinozzle 3D printing.自然gydF4y2Ba575年gydF4y2Ba,330 - 335 (2019)。gydF4y2Ba
马哈德文,L。,Ryu, W. S. & Samuel, A. D. T. Fluid ‘rope trick’ investigated.自然gydF4y2Ba392年gydF4y2Ba,140 - 140 (1998)。gydF4y2Ba
趣事,h &赵,x一个新的3 d打印技术策略,利用变形、不稳定,和粘弹性油墨的断裂。gydF4y2Ba放置板牙。gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,1704028 (2018)。gydF4y2Ba
Chortos,。,Hajiesmaili, E., Morales, J., Clarke, D. R. & Lewis, J. A. 3D printing of interdigitated dielectric elastomer actuators.放置功能。板牙。gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,1907375 (2020)。gydF4y2Ba
Murbach, M。,,玛西·戈为自认B。,D一个wson-Elli, N. & Tsui, L. impedance.py: a Python package for electrochemical impedance analysis.j .开源Softw。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba2349 (2020)。gydF4y2Ba
刺芋属,。gydF4y2Ba电化学阻抗谱及其应用gydF4y2Ba(Springer, 2014)。gydF4y2Ba
确认gydF4y2Ba
我们感激地承认国家科学基金会的支持下材料科学与工程研究中心(dmr - 2011754),美国国家科学基金会设计材料革新和工程师我们的未来(dmref - 15 - 33985), Vannevar Bush学院奖学金计划,由基础研究助理国防部长办公室研究和工程通过海军研究办公室授予n00014 - 21 - 1 - 2958,和GETTYLAB。我们感谢l·k·桑德斯援助摄影和摄像,j·w·威廉姆斯的援助Python图像分析管道和e . Hajiesmaili n . Colella m . Kollosche美国通用汽车Uzel, a . Kotikian r·d·周,d . Kokkinis d理发师,e·戴维森d Foresti和e·古兹曼实验帮助和有益的讨论。gydF4y2Ba
作者信息gydF4y2Ba
作者和联系gydF4y2Ba
贡献gydF4y2Ba
N.M.L.,J.M.,交流,Z.S.D. and J.A.L. designed the research. N.M.L., J.M., A.C. and Z.S.D. performed the research. N.M.L., J.M., A.C., Z.S.D. and D.R.C. analysed the data. N.M.L., J.M., A.C., Z.S.D., D.R.C. and J.A.L. prepared the manuscript.
相应的作者gydF4y2Ba
道德声明gydF4y2Ba
相互竞争的利益gydF4y2Ba
美国专利申请了哈佛大学的这项研究。Autodesk J.A.L.是顾问团,Azul 3 d,和桌面卫生(桌面的子公司金属有限公司)。gydF4y2Ba
同行评审gydF4y2Ba
同行审查的信息gydF4y2Ba
自然gydF4y2Ba谢谢布列塔尼纽威尔和其他的,匿名的,审稿人(s)为他们的贡献的同行评审工作。gydF4y2Ba
额外的信息gydF4y2Ba
出版商的注意gydF4y2Ba施普林格自然保持中立在发表关于司法主权地图和所属机构。gydF4y2Ba
扩展数据数据和表gydF4y2Ba
扩展数据图1 Shell-fan-core喷嘴用于RM-3DP PDMS油墨。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaegydF4y2Ba在典型的打印配置中,喷嘴RM-3DP (gydF4y2BaθgydF4y2BaPgydF4y2Ba= 90°,gydF4y2BaθgydF4y2BaDgydF4y2Ba= 0°)。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba顶视图的整个喷嘴的三维模型显示四个鲁尔接口锁配件连接到注射器和广场安装组件耦合集中阶段。gydF4y2BabgydF4y2Ba侧面的整个喷嘴的三维模型。gydF4y2BacgydF4y2Ba,整个喷嘴的3 d模型的截面视图查看方向相同gydF4y2BabgydF4y2Ba,部分沿虚线gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba。gydF4y2BadgydF4y2Ba尺寸的喷嘴覆盖在喷嘴的三维模型。ID、内径;OD,外径。gydF4y2BaegydF4y2Ba,理想的纤维横截面尺寸gydF4y2Ba问gydF4y2Ba* = 1假设挤压油墨扩展到一半的壁厚,分裂fan-core和壳牌的球迷。这些维度是用来校准打印前体积流率。gydF4y2BafgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba,3 d模型的各种视图长shell-fan-core RM-3DP喷嘴的角度的打印配置(gydF4y2BaθgydF4y2BaPgydF4y2Ba< 90°,gydF4y2BaθgydF4y2BaDgydF4y2Ba= 0°)。喷嘴尺寸和估计丝横截面尺寸相同的短喷嘴所示gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaegydF4y2Ba。gydF4y2BafgydF4y2Ba,3 d模型的几何。gydF4y2BaggydF4y2Ba顶视图的整个喷嘴的三维模型。gydF4y2BahgydF4y2Ba,整个喷嘴的3 d模型的视图部分,与部分沿虚线gydF4y2BaggydF4y2Ba。gydF4y2Ba
扩展数据图2的影响印刷的配置和参数对PDMS灯丝和subvoxel几何。gydF4y2Ba
PDMS细丝从shell-fan-core喷嘴挤压在无花果。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。比例尺:5毫米。gydF4y2Ba
扩展数据图3可印刷的油墨流变特性。gydF4y2Ba
双对数图的表观粘度随着剪切速率的函数(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BaegydF4y2Ba)和剪切模剪切应力的函数(gydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BadgydF4y2Ba,gydF4y2BafgydF4y2Ba)未硫化的PDMS墨水(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba),未硫化的介电弹性体和导电碳油墨HDEA丝(gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BadgydF4y2Ba)和未硫化的柔软有弹性丙烯酸和丙烯酸墨丝和晶格(gydF4y2BaegydF4y2Ba,gydF4y2BafgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
扩展数据图4为弹性纤维和晶格材料和喷嘴几何。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BacgydF4y2Ba拉伸试验治愈软,硬和混合丙烯酸基材料。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba应力-应变曲线,gydF4y2BaNgydF4y2Ba为治愈= 17拉伸测试软丙烯酸(杨氏模量= 0.52±0.03 MPa;南达科他州均值±),用作HDEAs的介电弹性体墨水和软结构墨水有弹性纤维。gydF4y2BabgydF4y2Ba应力-应变曲线,gydF4y2BaNgydF4y2Ba= 9为治愈硬丙烯酸拉伸测试(杨氏模量= 2700±200 MPa;意思是南达科他州±)。gydF4y2BacgydF4y2Ba应力-应变曲线,gydF4y2BaNgydF4y2Ba= 11拉伸测试的完全混合组合50:50的硬和软基丙烯酸材料体积比(杨氏模量= 220±20 MPa;意思是南达科他州±)。gydF4y2BadgydF4y2Ba,gydF4y2BaegydF4y2Ba,Fan-core几何用于RM-3DP弹性细丝和晶格。gydF4y2BadgydF4y2Ba尺寸的喷嘴覆盖在喷嘴的三维模型。gydF4y2BaegydF4y2Ba,理想的纤维横截面尺寸gydF4y2Ba问gydF4y2Ba* = 1假设挤压油墨扩展到一半的壁厚,把从fan-core球迷。这些维度是用来校准打印前体积流率。gydF4y2Ba
扩展数据图5的材料属性和喷嘴几何HDEA细丝。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba交联的介电常数介电弹性体墨水。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba、静态介电常数测量。反CPE模型被发现适合的数据比电阻串联与并联电阻和电容(R - (RC))。gydF4y2BabgydF4y2Ba、动态介电常数两个标本。对于每一个标本,电容测量进行了三次。绘制数据点代表的平均介电常数计算的三个测量。电容测试,预计将较低的低频测量精度由于设备信号噪声。gydF4y2BacgydF4y2Ba、电导率测量carbon-black-based导电电极的墨水。的总电阻,gydF4y2BaRgydF4y2BaTgydF4y2Ba,而间隙高度,gydF4y2BaggydF4y2Ba,使用一个交流信号1 kHz的频率。线性回归的gydF4y2BaRgydF4y2BaTgydF4y2Ba与gydF4y2BaggydF4y2Ba给出了一个斜坡,gydF4y2BaρgydF4y2Ba/gydF4y2Ba一个gydF4y2BapgydF4y2Ba260000欧姆gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba54000欧姆的标准误差gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba,在这gydF4y2BaρgydF4y2Ba的电阻率是墨水和gydF4y2Ba一个gydF4y2BapgydF4y2Ba平行板的面积。因此,墨水的电阻率gydF4y2BaρgydF4y2Ba= 130±30欧姆·m(平均值±标准错误)和电导率,gydF4y2BaσgydF4y2Ba= 1 /gydF4y2BaρgydF4y2Ba8×10gydF4y2Ba−3gydF4y2Ba±2×10gydF4y2Ba−3gydF4y2BaS mgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba(平均值±标准错误)。gydF4y2BadgydF4y2Ba,gydF4y2BaegydF4y2Ba、Shell-fan-core几何RM-3DP HDEAs。gydF4y2BadgydF4y2Ba尺寸的喷嘴覆盖在喷嘴的三维模型。gydF4y2BaegydF4y2Ba,理想的纤维横截面尺寸gydF4y2Ba问gydF4y2Ba* = 1假设挤压油墨扩展到一半的壁厚,分裂fan-core和壳牌的球迷。这些维度是用来校准体积流率在印刷之前,计算介电层厚度,为有限元分析模拟创建灯丝几何图形。gydF4y2Ba
扩展数据图6与打印头HDEAs捏造一个面向角和表面沉积的水平。gydF4y2Ba
一个gydF4y2BaHDEA丝沉积相,紫外固化。照片中的灯丝印制gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 5。顶部,远近的灯丝都贴上以下图片供参考。gydF4y2BabgydF4y2Ba,显微镜图片显示,下,远近的灯丝gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 5,扭曲的螺旋结构。螺旋角的功能远侧的外表面(约81°)明显高于附近一侧(约68°)。还要注意,灯丝表面上有点颠簸,而背面相对光滑的表面。比例尺:1毫米。gydF4y2BacgydF4y2Ba,驱动的HDEA的照片gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 5,灯丝在0 kV和9 kV电压应用。灯丝合同在轴向方向,略有扭曲,紧缩螺旋方向和弯曲向远和顶部。比例尺:5毫米。gydF4y2Ba
扩展数据图7驱动HDEAs印制在垂直配置(gydF4y2BaθgydF4y2BaPgydF4y2Ba= 90°,gydF4y2BaθgydF4y2BaDgydF4y2Ba= 90°)。gydF4y2Ba
边的照片视图和底部视图之前的几个HDEAs驱动(0 kV)在驱动(> 0 kV),显示灯丝扭转和轴向扩展(gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 1)或收缩(gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 5、10、15)。的例子都裸丝(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)和斑点丝(gydF4y2BabgydF4y2Ba扭转和轴向应变测量)()所示。规模的酒吧gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba和gydF4y2BabgydF4y2Ba:5毫米。在gydF4y2BacgydF4y2Ba放大视图的细丝gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba被提供。比例尺:1毫米。gydF4y2Ba
扩展数据图8拉伸测量有弹性纤维。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BakgydF4y2Ba有弹力的纤维的应力-应变曲线gydF4y2BaωgydF4y2Ba*从0到5 (gydF4y2BaNgydF4y2Ba= 5)。gydF4y2BalgydF4y2Ba,有弹性纤维的破坏应变的函数gydF4y2BaωgydF4y2Ba*。gydF4y2Ba
扩展数据图9有弹性三维晶格。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BadgydF4y2Ba、照片的有弹力的纤维组成的晶格gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 0 (gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba),gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 0.75 (gydF4y2BabgydF4y2Ba),gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 3 (gydF4y2BacgydF4y2Ba)和梯度gydF4y2BaωgydF4y2Ba*从0到3 0°方向gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 0 90°方向(gydF4y2BadgydF4y2Ba)。比例尺:10毫米。gydF4y2BaegydF4y2Ba减少面临的、形象的一个有弹性的晶格的梯度gydF4y2BaωgydF4y2Ba* 0°方向。细丝的跨越跨越差距在柴堆晶格结果稍波浪,而不是直的,纤维内部结构。的波浪特性细丝预计将影响晶格的机械性能。比例尺:4毫米。gydF4y2Ba
扩展数据图10拉伸测量三维晶格。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BacgydF4y2Ba,应力-应变曲线有弹力的纤维组成的晶格gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 0 (gydF4y2BaNgydF4y2Ba= 2)(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba),只有硬丙烯酸纤维组成的晶格(gydF4y2BaNgydF4y2Ba= 3)(gydF4y2BabgydF4y2Ba只)和晶格组成的软丙烯酸纤维(gydF4y2BaNgydF4y2Ba= 3)(gydF4y2BacgydF4y2Ba)。gydF4y2BadgydF4y2Ba模的有弹力的晶格的函数gydF4y2BaωgydF4y2Ba* (gydF4y2BaNgydF4y2Ba= 2为每个gydF4y2BaωgydF4y2Ba*)。固体灰色线是有弹性的模格的梯度gydF4y2BaωgydF4y2Ba* 0°方向(gydF4y2BaNgydF4y2Ba= 2),固体蓝线的模格组成的纯硬丙烯酸纤维(gydF4y2BaNgydF4y2Ba= 3)和固体黑色线条的模格组成的纯软丙烯酸纤维(gydF4y2BaNgydF4y2Ba= 3)。gydF4y2Ba
补充信息gydF4y2Ba
补充信息gydF4y2Ba
这个文件包含补充信息旋转复合材料三维印刷、机械测量,HDEA灯丝驱动,分析HDEAs HDEAs造型和有限元模拟。这个文件还包含了补充1 - 9的数字。gydF4y2Ba
补充视频1gydF4y2Ba
RM-3DP复合的PDMS灯丝使用面向垂直的打印头(gydF4y2BaθgydF4y2BaPgydF4y2Ba= 90°),油墨沉积发生在水平面(gydF4y2BaθgydF4y2BaDgydF4y2Ba= 0°)。gydF4y2Ba
补充视频2gydF4y2Ba
RM-3DP复合PDMS灯丝的面向有角度地打印头(gydF4y2BaθgydF4y2BaPgydF4y2Ba= 25°)油墨沉积发生在水平面(gydF4y2BaθgydF4y2BaDgydF4y2Ba= 0°)。gydF4y2Ba
补充视频3gydF4y2Ba
RM-3DP 1 d丝的梯度gydF4y2BaωgydF4y2Ba*,切换gydF4y2BaωgydF4y2Ba*和交替手性。gydF4y2Ba
补充视频4gydF4y2Ba
2 d广场RM-3DP螺旋旋转90°打印头在每一个角落,以确保蓝色墨水仍在跟踪。gydF4y2Ba
补充视频5gydF4y2Ba
RM-3DP三维螺旋模式:(i)没有喷嘴旋转,(ii)喷嘴旋转gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 2和(iii)每个打印头一个喷嘴旋转革命。gydF4y2Ba
补充视频6gydF4y2Ba
RM-3DP HDEAs的gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 1、5、10和15使用垂直打印(gydF4y2BaθgydF4y2BaPgydF4y2Ba= 90°,gydF4y2BaθgydF4y2BaDgydF4y2Ba= 90°)配置与UV固化。gydF4y2Ba
补充视频7gydF4y2Ba
制造和驱动HDEA印制gydF4y2BaθgydF4y2BaPgydF4y2Ba= 15°,gydF4y2BaθgydF4y2BaDgydF4y2Ba= 0°和gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 5。gydF4y2Ba
补充视频8gydF4y2Ba
驱动的几个HDEAs印刷在垂直配置。正弦波电压在0.1赫兹最大电压。gydF4y2Ba
补充视频9gydF4y2Ba
RM-3DP有弹性的1 d丝与UV固化。gydF4y2Ba
补充视频10gydF4y2Ba
有弹性的拉伸试验1 d丝gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 3和3 d晶格gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 0.75,gydF4y2BaωgydF4y2Ba* = 3和梯度gydF4y2BaωgydF4y2Ba*。gydF4y2Ba
权利和权限gydF4y2Ba
Springer性质或其许可方(例如一个社会或其他合作伙伴)拥有独占权下本文与作者出版协议(s)或其他情况下(年代);作者self-archiving接受这篇文章的手稿版本是完全由这样的出版协议的条款和适用法律。gydF4y2Ba
关于这篇文章gydF4y2Ba
引用这篇文章gydF4y2Ba
拉森,新墨西哥州,穆勒,J。,Chortos,。gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba旋转复合材料印刷的细丝subvoxel控制。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba613年gydF4y2Ba,682 - 688 (2023)。https://doi.org/10.1038/s41586 - 022 - 05490 - 7gydF4y2Ba
收到了gydF4y2Ba:gydF4y2Ba
接受gydF4y2Ba:gydF4y2Ba
发表gydF4y2Ba:gydF4y2Ba
发行日期gydF4y2Ba:gydF4y2Ba
DOIgydF4y2Ba:gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1038/s41586 - 022 - 05490 - 7gydF4y2Ba
评论gydF4y2Ba
通过提交评论你同意遵守我们的gydF4y2Ba条款gydF4y2Ba和gydF4y2Ba社区指导原则gydF4y2Ba。如果你发现一些滥用或不符合我们的条件或准则请国旗是不合适的。gydF4y2Ba
