3D打印技术是于20世纪90年代被提出的一种快速成型技术,其以数字模型文件为制造依据,以离散材料作为原材料,通过逐层累积的方式来构造复杂的三维实体,近些年来受到了广泛的关注。随着3D打印技术和智能材料领域的发展,4D打印技术应运而生,为实现打印构件的智能化,降低设计复杂度等提供了新的解决思路。4D打印技术结合智能材料系统,在3D打印技术的基础上增加了时间维度,在外界条件发生特定的改变时,打印的物体会随着时间推移产生预先设计的形状变化或其它物理属性的改变。目前,常用的智能材料包括水凝胶、形状记忆聚合物、液晶弹性体及电致聚合物等。其中,由于其材料来源范围广、价格较为低廉且易于打印等优点,基于形状记忆聚合物的4D打印的研究较为广泛。形状记忆聚合物可在外界特定条件下（温度）被赋予临时形状,当再次受到外界条件激励时,能够自发地从临时形状恢复成原始形状。聚乳酸（Polylactic Acid,PLA）是常见的形状记忆聚合物材料的一种,具有良好的拉伸强度、优异的形状记忆特性和生物相容性,广泛应用于工业、生物医疗、航空航天等多个领域,受到国内外许多研究学者的关注。然而当前聚乳酸材料研究普遍采用外加热场进行赋形和形状恢复,难以实现局部精确激励,极大限制了聚乳酸材料4D打印应用与发展。此外,目前4D打印聚乳酸的研究普遍聚焦于驱动特性,对其传感特性研究仍比较少见。因此,本文为突破聚乳酸材料驱动方式局限性,提出一种碳增强导电聚乳酸复合材料的制备方法,实现通过电驱动对聚合物局部进行精确控制。研究3D打印过程中的打印参数对制件形状记忆效应和导电性能的影响,建立通过打印参数设计来实现4D打印顺序响应的编程方法。探究导电聚乳酸材料打印制件的压阻性能,设计制备集成驱动和传感功能的一体化4D打印致动器件和量程精度可调4D打印弹簧传感器件。本文具体研究内容如下:（1）材料制备表征及打印装备开发。以PLA形状记忆聚合物为基质材料,通过添加碳黑（carbon black,CB）导电粉末制备了导电CB-PLA形状记忆复合材料,通过双螺杆挤出机将导电复合材料制备成可打印的丝材,表征可导电复合聚乳酸材料的电学和力学特性,并探究导电复合材料的渗流阈值,以获取最佳的材料配比。基于熔融沉积成型3D打印基本原理,突破关键技术难点,设计开发满足试验要求的3D打印试验装置。（2）导电聚乳酸材料驱动性能探究。探究在熔融沉积3D打印过程中,打印工艺参数（填充角度、打印速度、喷嘴温度和填充密度）对CB-PLA导电复合材料形状记忆特性（形状恢复率、形状恢复时间和形状恢复力）以及导电性能的影响。基于打印参数对打印制件性能的影响,设计开发串联U型电驱顺序响应致动器件并分析表征其激励-响应特性。（3）导电聚乳酸材料传感性能研究。设计并打印CB-PLA导电复合材料试样,测试其在各个方向上的压阻性能。基于复合材料的压阻特性,设计开发一种能够实现4D形状恢复过程中位置自感知的致动器件。结合复合材料的形状记忆效应以及压阻特性,4D打印精度和量程可调节的弹簧式传感器件,并对其性能进行表征分析。