近日，我校机械与汽车工程学院郭安福教授增材制造团队在陶瓷4D打印研究领域取得重要进展。相关研究成果以《具有高分辨率、可重构性和形状记忆效应的聚合物衍生陶瓷的四维打印》（Four-Dimensional Printing of Polymer-Derived Ceramics with High-resolution, Reconfigurability, and Shape Memory Effects）为题，在2024年02月15日被国际顶级期刊《增材制造》（Additive Manufacturing）接收，影响因子11，为中科院一区TOP期刊。这是我校机械学科建设高质量发展的又一阶段性成果。
聚合物衍生陶瓷（PDCs）由于其高热稳定性、抗氧化性和耐腐蚀性，在制造复杂形状的陶瓷零件方面受到了广泛的关注。虽然柔性PDCs提供结构重构，但诱导形状变化的方法主要依赖于机械负载，如手动加载、电机或气动泵，这被认为是不切实际的，并且需要复杂的控制系统。为了解决这些问题，团队首次提出并开发了一种基于还原光聚合（VPP）的四维（4D）打印方法，以制造具有可重构和形状记忆效应的PDCs。这种创新的4D打印方法是高度可编程的，并与VPP技术兼容，允许制造高分辨率，复杂设计的陶瓷结构。通过两步固化工艺，成功地实现了聚合物衍生陶瓷前驱体（PDCPs）的自主形状转变。采用有限元建模和分子动力学模拟相结合的方法对形状变化进行预测和控制。基于所提出的方法，成功地制造了自展开系统（如空间站太阳能电池板的智能铰链），证明了PDCPs在智能制造、航空航天、生物医学等领域的潜在应用。
该论文第一作者为聊城大学2021级硕士研究生孔德坤，聊城大学为第一署名单位，通讯作者为我校郭安福教授和美国迈阿密大学的Dr.Hu Yingbin博士，我校屈鹏副研究员、王绍清博士等参与了部分研究工作。
该团队主要围绕增材制造技术及装备展开系列研究工作，2022年至今，已在Additive Manufacturing，Composites Part B：Engineering，International Journal of Mechanical Sciences，Ceramics International，Journal of Alloys and Compounds等国际顶尖期刊发表论文27篇，该系列成果的产出是我校加强团队建设、融合校内外优势资源和科研力量的阶段性进展。该团队工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、聊城大学博士启动基金等经费的资助。
（审核 郭宏亮）