2026年3月16日，韩国化学技术研究院（KRICT）联合世宗大学、汉阳大学的研究团队成功研发了全球首个基于硫基聚合物的4D打印技术。这项技术不仅变废为宝，将石油炼制过程中的废硫转化为高价值打印原料，更制造出了无需马达和电线、能自主驱动并100%回收的软体机器人。
这项研究由韩国化学技术研究院的金东均博士、汉阳大学的魏正宰教授和世宗大学的金永锡教授共同领导。团队创新性地利用石油炼制副产物——废硫，通过材料结构设计，使它具备了形状记忆特性，能够对热、光和磁场等多种外部刺激做出响应。△相关研究已发表在《Advanced Materials》期刊上，研究题目为“用于自主任务执行的多刺激响应富硫聚合物复合材料的闭环可持续4D打印”（传送门）
技术创新与实际应用
石油炼制过程中会产生大量的元素硫副产品。根据美国地质调查局（USGS）发布的《2025年矿产商品概览》，2024年全球硫产量将达到约8500万吨。因此，开发能够将这种储量丰富的物质从简单的工业副产品转化为有价值的资源的技术变得日益重要。一种很有前景的解决方案是“硫塑料”，它作为一种具有代表性的循环材料，能够将废硫转化为高价值资源，因此备受关注。硫塑料具有多种优异的性能。它们能够透射传统塑料无法透射的红外光，因此适用于红外相机镜头；此外，它们还能吸附重金属，可应用于水净化系统。因此，硫塑料被认为是一种环境友好、资源循环利用的材料，能够同时促进环境保护和先进产业的发展。
尽管硫磺塑料具有这些优势，但由于它的内部高度交联的网络结构流动性差，难以应用于3D打印技术中复杂结构的制造。为了克服这一限制，研究团队设计了一种松散交联的硫聚合物网络，使该材料能够轻松挤出并打印成复杂的3D结构。通过精确控制聚合物的硫含量与交联结构，研究团队成功实现了具有形状记忆特性的4D打印结构。这些结构能够在热或光的作用下自主改变形状，无需额外的机械设备驱动。
自驱动软体机器人与闭环制造
通过结合磁响应性与形状记忆特性，研究人员进一步开发出了无需外部电源驱动的微型软体机器人。这些机器人能够在磁场的作用下完成复杂的自主运动，推动了软体机器人技术向前迈进。此外，此项技术的最大亮点之一是强大的闭环制造能力。在使用后，4D打印结构能够通过加热熔化并完全回收再利用，作为新一轮打印的原料，实现了材料的100%回收利用。这为可持续制造提供了创新解决方案，并建立了一个完整的资源循环系统。研究团队指出，这项创新技术不仅为将工业废硫转化为高价值资源提供了全新思路，还为软体机器人及自动化技术的未来发展提供了强有力的技术支撑。
来源：南极熊
0 留言