除了機(jī)械性能外，通過激光增材制造的一些仿生金屬部件還具有某些功能?，F(xiàn)代工業(yè)對多功能部件（圖1（a））的需求逐漸增加，特別是對同時具有優(yōu)異機(jī)械性能和功能的仿生組件的要求很高。在本文中，我們介紹了仿生金屬組件的三種功能。

 

圖1 通過激光AM制造的仿生結(jié)構(gòu)的功能：（a）氣動控制假肢；（b）梯度管狀結(jié)構(gòu)的熱控制功能；（c）加拿大石鱉和仿生護(hù)甲的掃描電鏡；（d）柔性集成磁電結(jié)構(gòu)壓縮和恢復(fù)期間產(chǎn)生的電力；（e）三維打印自催化反應(yīng)器；（f） LPBF處理的光聚焦結(jié)構(gòu)靈感來自龍蝦眼。

1. 熱控制

在自然界中，許多生物表現(xiàn)出優(yōu)異的隔熱性能，尤其是那些生活在極端溫度環(huán)境中的生物，如火山口以及南極和北極地區(qū)。腹足類軟體動物Crysomallon squamiferum生活在Kairei印度熱液噴口區(qū)域。它的天然裝甲呈現(xiàn)出鍍鐵多層結(jié)構(gòu)，可以承受高溫并提供隔熱功能。企鵝可以承受極端寒冷，同時禁食長達(dá)120天，這主要是因?yàn)樗鼈兊挠鹈哂谐錾哪蜔嵝?。北極熊皮毛的獨(dú)特中空結(jié)構(gòu)使它們能夠在極冷的北極地區(qū)生存。分析和重建生活在極端溫度環(huán)境中的生物體的獨(dú)特生物結(jié)構(gòu)，可能為開發(fā)下一代熱控制結(jié)構(gòu)或材料提供新的思路。

目前，關(guān)于熱控制部件增材制造的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料創(chuàng)新。為了開發(fā)LPBF處理的仿生熱控制結(jié)構(gòu)，研究了挪威云杉激發(fā)的梯度CSs的導(dǎo)熱性（圖1（b））。結(jié)果表明，在靠近頂部和底部的板上具有較大空心管和在中心具有較小空心管的梯度CS的導(dǎo)熱系數(shù)**，為2.321w/（m?K）。關(guān)于激光AM處理的熱控制材料，陶瓷的引入有效地降低了金屬的導(dǎo)熱性。

2. 保護(hù)

護(hù)甲在自然生物中無處不在，可以追溯到3.8億年前發(fā)現(xiàn)的板甲化石?，F(xiàn)**物，包括魚類、爬行動物和哺乳動物，都有不同的盔甲?？椎闹饕δ苁潜Ｗo(hù)身體**。根據(jù)Islam等人，基于載荷條件，仿生防護(hù)裝甲可分為以下四類：高速碰撞防護(hù)、低速鈍性沖擊載荷、尖銳沖擊載荷和機(jī)動性/運(yùn)動。自然界是開發(fā)新型保護(hù)結(jié)構(gòu)的巨大靈感來源，激光增材制造為制造復(fù)雜的仿生保護(hù)結(jié)構(gòu)提供了基礎(chǔ)。

3. 形狀改變

涉及顯示形狀變化的成形部件的3D打印技術(shù)稱為四維（4D）打印。目前，大多數(shù)4D打印技術(shù)都使用非金屬材料。一個典型的例子是開發(fā)彈性多基體納米復(fù)合材料，該復(fù)合材料可以打印并拉伸到前體長度的三倍以上。對于金屬4D打印，由于其獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)，NiTi是制造形狀變化部件的*有前景的材料。此外，提出了一種材料組合概念，用于構(gòu)建四維打印組件，包括導(dǎo)電和磁性組件。

除上述功能外，還介紹了可同時用作化學(xué)反應(yīng)器和催化劑的三維印刷金屬集成催化系統(tǒng)（圖1（e））。這些系統(tǒng)優(yōu)化了幾何形態(tài)以增強(qiáng)催化功能。此外，激光增材制造已用于制造能夠會聚光束的光學(xué)元件（圖1（f））。采用LPBF技術(shù)加工了龍蝦眼激發(fā)的球形微通道組件，研究了激光功率對致密化行為、尺寸精度和表面粗糙度的影響。結(jié)果表明，激光參數(shù)以及結(jié)構(gòu)特征不僅影響LPBF加工部件的成形性。仿生結(jié)構(gòu)通常具有多種功能和特性。在這方面，激光增材制造是制造多功能和復(fù)雜金屬仿生結(jié)構(gòu)的可行方法。