刺激響應形狀記憶複合材料應用於四維列印時其特性及機制之研究

在工業4.0及健康4.0時代，科技能力的提升，為目前之重點。而於智能化、綠能化，生醫化的今日， 3D列印技術已無法滿足目前需要。2013年Tibbits 首先提出將一種新穎的材料組合用3D列印機，創造一種線狀物體，其放入水中時，能改變形狀；他定義3D列印加上時間，即為4D列印。形狀記憶材料也已發展30年，其有形狀記憶高分子，形狀記憶金屬，形狀記憶陶瓷及形狀記憶複合材料，其在不同刺激下(水、光、熱、電、磁、pH等)會變形，因此以形狀記憶材料配合4D列印，即可創造出4D列印未來的春天。本研究結合形狀記憶高分子並添加材料配合3D列印技術，以期產生4D列印之效果。本計畫預期以聚乳酸(PLA)為基材，利用3D列印中的熔融沉積製程(Fused deposition modeling, FDM)製造於紙上或石墨烯薄膜上形成複合材料並以外加熱源來改變3D複合材料之形狀，因此發展出4D列印技術。本計畫主要探討在不同形狀複合材料之4D列印應用，在不同熱源強度(溫度)下如何變形，在熱源不作用時又如何恢復原形；並討論其特性及機制。最後並以培養MG 63類骨母細胞及間充質幹細胞於4D多孔生醫成品，研究其生物相容性。