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  能夠精確部署控制并實現對其性能的按需調制的主動折紙在多場景和多任務應用中是非常理想的。盡管具有形狀記憶復合材料的4D打印有望實現這種主動折紙，但它仍然面臨著低承載能力和有限的可轉換狀態等挑戰。

  近期，南方科技大學系統設計與智能制造學院助理教授熊異團隊聯合機械與能源工程系教授葛锜團隊提出了一種連續纖維增強復合材料4D打印折紙的精確部署控制策略，用于構建能夠按需調控性能的，適用于多場景和多任務應用的高性能主動折紙。主動折紙是通過專為連續碳纖維增強形狀記憶聚合物復合材料設計的基于熔融沉積成型（Fused Deposition Modelling-FDM）的3D打印機制造的（圖1）。該研究圍繞主動折紙可部署結構，充分挖掘新興的纖維復合材料增材制造技術潛能，通過結構設計巧妙地利用連續碳纖維高強度、能導電、傳熱好的特性實現“一石三鳥”，并提出了基于電-熱-機械多物理場仿真模型指導的智能復合材料電控驅動策略，最終獲得一種承載能力強、狀態可重構、時空可調控、形性可調制的全新高性能電熱折紙。研究成果豐富了主動折紙設計-制造-調控一體化理論與方法，為新型超材料結構、多模態機器人、智能可變形飛行器的發展提供了創新路徑。該工作以 “Electrothermally controlled origami fabricated by 4D printing of continuous fiber-reinforced composites” 為題發表在《Nature Communications》上（Nat Commun 15, 2322 (2024).）。文章第一作者是南方科技大學王耀輝博士生，南方科技大學與香港城市大學聯培博士生葉海濤為該文章的共同第一作者。該研究得到國家自然科學基金委、廣東省基礎與應用基礎研究基金委員會、深圳市科技創新委員會和廣東省重點人才引進計劃的大力支持。 

圖1 連續纖維增強形狀記憶聚合物電熱折紙復合材料的4D打印

圖 2 飛機形狀電熱折紙有限元分析和實驗的變形行為。

圖3 可重構精確控制電熱折紙

  原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-46591-3

  下載：Electrothermally controlled origami fabricated by 4D printing of continuous fiber-reinforced composites