一、解决的问题：
现有4D打印液晶弹性体技术的局限性： 当前研究大多依赖基于挤出的打印方法（如直写成型），其打印分辨率低，难以制造复杂、精细的立体结构，且在设计上难以控制材料内部的微观分子排列以实现复杂的宏观形变。
与高精度3D打印技术不兼容： 虽然基于立体光刻的数字光处理技术能高精度打印复杂结构，但传统液晶弹性体材料在数字光处理打印过程中会一次性完成固化，导致打印后无法再通过机械变形来编程分子的取向，从而无法实现可逆的形状变化。
二、提出的方法：
新型双阶段可紫外光固化液晶弹性体材料： 研发了一种包含两种可反应基团的液晶弹性体材料体系。首先，通过紫外光固化丙烯酸酯基团，形成初步的网络结构，将材料打印成所需形状。此时，材料中的环氧基团保持未反应状态。
打印后机械编程与热固定： 打印完成后，对结构施加外力（如压缩、拉伸、弯曲），使其发生宏观变形，从而诱导内部的液晶分子沿受力方向重新排列。随后进行热处理，激活未反应的环氧基团，形成新的共价键，将这种由外力定义的分子排列和宏观形状永久地"锁定"下来。
三、实现的效果：
高精度复杂结构制造： 成功利用数字光处理技术打印出具有精细细节的复杂三维液晶弹性体结构（如晶格、埃菲尔铁塔模型、血管支架等），分辨率远超传统挤出式打印。
完全可逆且可编程的形状变化： 打印出的结构在加热和冷却过程中，能够在"原始打印形状"和"编程锁定形状"之间进行完全可逆的、稳定的往复变形。这种变形行为可以重复多次而性能不衰减。
性能可调： 通过调整材料中丙烯酸酯和环氧基团的比例，可以精确调控最终材料的刚度、强度、玻璃化转变温度以及驱动变形的幅度。
功能应用拓展： 成功将该材料应用于制造具有温度响应功能的活性机械超材料（如刚度可调晶格、可变泊松比结构）、可重复变形结构（如可展开天线、变形机翼、仿生花朵）以及软体机器人（如可做手势的手、可抓握物体的假肢、可爬行的尺蠖机器人）。
四、创新点：
首创"先打印、后编程"的4D打印策略： 颠覆了传统液晶弹性体4D打印中需要"边打印边排列分子"或"先编程再打印"的范式。该方法将高精度3D打印与独立的、通过宏观变形实现的微观结构编程过程分离，极大地简化了复杂形状变化的设计与制造难度。
新型双阶段固化材料设计： 成功开发了与数字光处理技术兼容的液晶弹性体材料。其独特的"紫外光固化+热固化"两步反应机制，是实现上述"先打印、后编程"策略的关键。
材料性能与功能性的显著提升： 通过引入第二阶段的环氧网络，不仅实现了形状的固定，还显著增强了材料的强度和韧性，同时保持了其优异的可逆驱动性能。
01
摘要
摘要：
02
图示
图1：打印装置、材料组成和热机械性能
文章信息
文章信息：Jiang, H., Chung, C., Gracego, A.X. et al. 4D printing through vat photopolymerization of two-stage UV-curable liquid crystal elastomers. Nat Commun 17, 1671 (2026).
