灵石新型4D复合打印技术提升机翼的性能和成本效益，无人机能飞入外太空？

航空业面临着燃料成本上涨以及对飞机、对环境和生活质量影响的审查日益严格的多重压力。研究人员正在寻找新的方法来降低成本，同时提高整体效率，相对较新的无人驾驶飞行器 (UAV) 市场也不例外。

无人机在航空界占据着越来越大的空间。在《复合结构》杂志上发表的一篇新论文中，Suong Hoa 和他的学生合著者提出了一种使无人机机翼制造成本更低、飞行效率更高的方法。

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Hoa 是 Gina Cody 工程与计算机科学学院的机械、工业和航空航天工程教授。使用 Hoa 开创的复合材料 4D 打印技术，研究人员对应用一种制造自适应顺应后缘 (ACTE) 变形机翼的新方法进行了可行性研究。该实验技术将常用的铰接式襟翼替换为一种附在主翼体上但可以弯曲高达 20 度的襟翼。

“我们的论文表明，使用这种机翼的无人机可以为中小型车辆提供大量负载，”康考迪亚复合材料中心主任 Hoa 说。

4D 打印与 3D 打印类似，只是它在不同位置更改材料。使用单独的材料是因为它对特定的刺激有反应：例如水、冷或热。最初的打印是在平坦的表面上完成的，然后将其暴露在刺激下，引起反应，并改变表面形状。第四个维度是指曾经平坦的材料的改变配置。

复合 4D 打印更为复杂。它不是使用 3D 和 4D 打印机常用的柔软的面团状物质，而是依靠由树脂固定的细长细丝的有力组合。每根细丝只有 10 微米厚——大约是人类头发直径的 1/10。4D 复合打印机以 90 度角将其细丝树脂混合物展开成超薄层。然后将这些层压在一起并在 180°C 的烘箱中固化，然后冷却至 0°C，形成坚硬但不易碎的物体。

正如作者在他们的论文中解释的那样，这使他们能够创建一段具有均匀曲率的材料，该材料被夹在机翼襟翼的上表面和下表面之间。它足够灵活和坚固，足以支持机翼飞行机动性所需的 20 度变形。

“新产品可以在飞行过程中轻松改变其形状的机翼，与固定翼飞机相比，这将是一个很大的好处， ”Hoa 解释说。

他认为复合 4D 技术在各种应用中具有巨大潜力。

他指出，其产品的可运输性是一个主要的吸引力。因为它是平坦的，所以很容易打包发送到偏远地区，从加拿大的远北到外太空。