文|陳根

在4D打印技術(shù)發(fā)展的道路上，科學(xué)研究的成果不斷地在向前推進(jìn)。日前，來(lái)自麻省理工學(xué)院（MIT）和新加坡科技與設(shè)計(jì)大學(xué)（SUTD）的研究人員們開發(fā)出了一種新的4D打印技術(shù)，可以讓打印出來(lái)的物體在幾秒鐘之內(nèi)，由一種形狀“自動(dòng)”轉(zhuǎn)變成另外一種形狀，而其中只需改變一點(diǎn)環(huán)境的溫度即可。

其實(shí)，很多研究人員試圖用3D打印機(jī)制作出形狀記憶物體，但是由于制作過(guò)程還停留在毫米的水平，所以就限制了材料恢復(fù)的速度。如今，當(dāng)在新技術(shù)里應(yīng)用了高分辨率投影的“微立體光刻”（Microstereolithography）技術(shù)后，便意味著在微米級(jí)的水平上進(jìn)行物體的設(shè)計(jì)（1毫米=1000微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的直徑），這種技術(shù)使材料的恢復(fù)速度變得極快。

簡(jiǎn)而言之，越是在微小的水平上制作，那么這些材料就越能快速恢復(fù)，恢復(fù)速度快至幾秒之內(nèi)。以自然界的花朵為例，一朵花可以在幾毫秒的時(shí)間內(nèi)釋放出所有的花粉，這是因?yàn)樗挠|發(fā)機(jī)制是在微米量級(jí)上發(fā)生的。”

與此同時(shí)，研究人員也一直在尋找理想的聚合物組合，來(lái)做出一種形狀記憶材料，以適應(yīng)其光刻圖案。他們選中了兩種聚合物，一種形狀像是彎彎曲曲的意大利面，另一種交錯(cuò)縱橫，像是建筑工地上的腳手架。

他們將兩種聚合物混合在一起，所形成的新材料可以承受巨大的拉伸和扭曲，而不會(huì)損壞。而這種新型復(fù)合材料的特點(diǎn)是：可以承受巨大的形變，可拉伸至原有形狀的3倍，這比現(xiàn)存的任何可打印材料的變形程度都要大。

該新材料可以“彈回”至原來(lái)的形狀，即剛從打印機(jī)里出來(lái)時(shí)的形狀。當(dāng)它暴露在40~180攝氏度的溫度下時(shí)，能在幾秒內(nèi)利索地恢復(fù)原形。如果能將整個(gè)制作過(guò)程降至更小的量級(jí)，或許能夠?qū)⒒謴?fù)時(shí)間縮短至幾毫秒。

未來(lái)，該技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都有著廣闊的發(fā)展前景。