美科学家研发4D打印技术:材料可自动变形

美国麻省理工学院的研究人员正在研发一种所谓“4D打印”的技术，它将可以让大型的3D打印部件按照预先设定的结构和外观模式自行组装完成。这项技术的出现将有可能在未来彻底颠覆传统的制造工业　　新浪科技讯 北京时间6月7日消息，据美国探索杂志网站报道，就在全世界范围内3D打印开始呈现热潮，但是有关的技术和定位仍然不甚明了的时候，一些人却已经开始进入下一个阶段了。

美国麻省理工学院的研究人员正在研发一种所谓“4D打印”的技术，它将可以让大型的3D打印部件按照预先设定的结构和外观模式自行组装完成。这项技术的出现将有可能在未来彻底颠覆传统的制造工业，让制造行为在一些严苛的环境条件，如外太空，变得更加容易。传统工业在外空的极端环境下将变得困难重重并且价格昂贵。

这项技术的研发是由麻省理工学院自组装实验室主任斯凯勒·蒂比斯(Skylar Tibbits)领导的。4D打印技术牵涉到对特殊材料的应用，这些材料在感知到运动状态，或是暴露于水，空气，重力场，磁场或感知到温度改变时会改变自身的形状。这里所说的第四维便是指材料的这种“自组装行为”。

在最近一期TED演讲中，蒂比斯披露了与3D打印公司Stratasys之间合作开展的一个项目。

他表示：“4D打印本质上其实就是利用复合材料进行的3D打印，通过这种方式你增加了一项功能，那就是变形。”他说：“这就像是机器人，只是没有了电线和马达。”

蒂比斯还在现场展示了利用复合材料3D打印技术打印的材料样品在接触到水之后变形为“M-I-T”的字样。蒂比斯表示这是第一次，人们将变形这一属性内在地添加进了材料体本身之中去。研究人员使用一款特殊的Autodesk软件来实现对所用材料如何以及何时发生变形的模拟和优化。他表示：“我们可以使用这款软件进行纳米级的微观自组装系统设计，也可以进行人体级别的大尺度自组装系统设计。”

蒂比斯还透露麻省理工自组装实验室正在与波士顿一家名为“Geosyntec”的公司开展合作，用于开发创新的基础设施管路制造方案。他说：“想象一下这种新型地下水管，它可以自由的膨胀或收缩，通过这种方式来控制过水的流量和流速，或者还可以像蛇那样通过自身的蠕动来挤压，推动内部的水体流动。具有这种不可思议功能的管路并不昂贵，也不需要那些复杂的阀门控制系统，这是这些管路内在的，它本身所具备的性质。”

就和传统意义上的3D打印一样，4D打印目前还并不成熟。然而麻省理工学院自组装实验室的研制人员则坚信这项技术终将带来对生物科学，材料科学，软件，机器人，制造业，运输，基础设施建设，施工，艺术甚至太空探索领域的革命性变化。