美国宾夕法尼亚大学、哈佛大学和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的联合研究团队近日取得重大突破，成功开发出一种革命性的3D打印技术，能够制造具有动态变色功能的智能材料。这项开创性研究发表在材料科学领域顶级期刊《先进材料》上，为智能纺织品、柔性机器人和先进传感技术等领域开辟了新的发展方向。

研究团队创新性地采用同轴直接墨水书写(DIW)技术，成功打印出基于胆甾型液晶弹性体(CLCE)的多稳态结构。这种特殊材料具有独特的分子排列方式，能够在压力作用下产生明显的颜色变化，实现可视化应力监测。项目负责人Caitlyn Cook详细解释道："我们花费大量时间优化打印参数，既要保持材料色彩鲜艳，又要确保结构精度。目前展示的只是这项技术的初步成果。"

该智能材料展现出广泛的应用潜力。研究人员已成功开发出能根据机械载荷显示不同颜色的无源传感器系统，以及可用于远程应变检测的柔性结构。劳伦斯利弗莫尔国家实验室的Katherine Riley指出："这些材料可以用于制造新型机器人夹持器、机械逻辑系统等创新设备，其独特的变色特性为设备状态监测提供了直观的视觉反馈。"

在技术实现方面，研究团队克服了多项关键挑战。他们通过精确控制材料的剪切速率和打印参数，成功保持了CLCE材料的结构完整性和光学特性。这种3D打印方法允许制造复杂的几何形状，为定制化智能材料的生产提供了新途径。

团队计划进一步优化材料性能，通过计算机模拟验证复杂结构中的应力分布。研究人员正在探索材料刚度随负载变化的实时调控机制，并计划利用机器学习算法加速新材料的开发进程。这项技术有望在医疗监测、工业检测和消费电子等多个领域实现商业化应用。

更多信息： Alicia Ng 等，《3D 结构中胆甾型液晶弹性体的同轴直接墨水写入》，《先进材料》(2025 年)。期刊信息： 先进材料