一、引言

热活化形状记忆聚合物（SMP）是形状记忆聚合物（SMP）中应用最为广泛的类型之一，它们之所以受到青睐，是因为具备出色的印刷适应性、轻质、成本低廉、较大的恢复应变以及简便的形状编程技术。当热活化SMP被加热至其玻璃化转变温度（Tg）以上时，它们会发生变形，并且由于熵弹性效应，能够恢复其原始形态。为了实现温度控制，研究者们采用了多种方法，包括水浴、烤箱和红外加热等。例如，Zeng等人通过高于玻璃化转变温度的水浴处理（见图1（a，c））。在图1（b）中，Liu等人在温控室内研究了4D打印连续纤维增强复合材料马蹄形晶格结构的温度依赖性机械性能和热活性变形行为。研究结果显示，这些结构展现了卓越的形状记忆特性和循环承载能力。此外，Tian等人利用连续碳纤维与PA66热膨胀系数的差异，通过纤维路径设计实现了4D打印结构的可控变形。如图1（d）所示，连续纤维打印路径与温度变化相结合，实现了对结构变形的精确控制。

2、电热驱动4D打印

在利用具有导电和导热性能的纤维来增强结构时，这些特性可以被用来通过施加电压实现自加热，这一现象亦称作焦耳效应。将形状记忆聚合物（SMP）与导电连续纤维结合，可以借助焦耳热进行驱动，其中焦耳热涉及利用电流进行内部加热。由导电连续纤维增强的SMP复合材料制成的致动器，能够省去传统直接加热装置的激活需求。在先前的研究中，电热活化的4D打印碳纤维和金属纤维增强复合材料（CFRPCs）是主要的研究对象。将连续纤维的导热和导电特性与热塑性聚合物相结合，实现了结构的电热活化变形。例如，周等人介绍了一种4D打印方法，该方法将连续金属纤维嵌入SMP中，以在聚合物基体中形成焦耳效应路径。如图2（a）所示，连续Cr-Ni 20/80纤维增强的复合手和百叶窗是通过施加适当的电流来实现自主变形的。Dong等人和Leng等人使用4D打印技术制造了基于连续碳纤维增强的SMP复合材料。如图2（b）所示，原始样品呈爪状，当施加电压后，样品能够恢复到原始形状。此外，弯曲的试样在50.6 V电压下加热变形时，能够举起5克的重物。图2（c，d）展示了在电热激活形状恢复过程中4D打印样品的热图像。

3 、湿度驱动4D打印

可再生资源且对环境无害。采用连续天然纤维增强了湿敏生物复合材料（HBC）的刚性和强度，并赋予了更高的操控性能。此外，连续纤维的使用可以更精确地控制HBC的各向异性特性，进而更有效地控制驱动方向。例如，Le Duigou等人评估了连续亚麻纤维增强HBC的定制4D打印潜力。图3（a）展示了在湿度刺激下，HBC样品随时间变化的设计结构和变形过程的示意图。De Kergariou等人打印了具有不同纤维路径的叶状HBC。数字图像相关（DIC）技术被用来记录变形过程，而变形测量的后处理结果如图3所示。此外，使用DIC方法捕捉了马蹄莲HBC在潮态过程中的变形图像。hygromorph biocomposites

4 、多刺激驱动4D打印

热活化SMP是应用最广泛的SMP之一，具有良好的印刷适性、重量轻、价格低、恢复应变大和简单的形状编程方法。当SMP加热到玻璃化转变温度(Tg)以上时，会变形，并由于熵弹性效应，其原始特性得以恢复。电热活化是通过施加电压来实现自热，也称为焦耳效应。SMP与导电连续纤维相结合，可以通过焦耳热驱动，实现结构的电热活化变形。湿度激活材料通过不同的膨胀、收缩和拉伸机制在时间和空间上改变它们的构型。多刺激激活是通过在SMP中添加功能性添加剂来开发的，利用连续纤维和聚合物基质的特性实现了活化性能。

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