擺脫固化狀態 4D打印讓物體靈動起來

2019-10-18 13:18:43來源：智能制造網編輯：今夕何夕關鍵詞：4D打印 3D打印 4D打印技術閱讀量：24961

導讀：借助3D打印技術，研究人員已經打印出桌椅、玩具、樓房沙盤等多種物品。那運用4D打印技術后，又將發生什么呢？

　　偉大的事業終歸源于不懈地努力和默默地付出。在經過了反復鉆研和不斷探索之后，我國4D打印技術研發取得了新進展。

　　據悉，中國科學院福建物質結構研究所、中科院功能納米結構設計與組裝重點實驗室吳立新團隊在科技部國家重點研發計劃重點專項和海西研究院“一三五”重點培育項目的支持下，報道具有形狀可重構性的4D打印形狀記憶聚合物。

　　大家都知道，3D打印是指我們構建一個3D的數字化模型，通過一層一層材料堆積的方式，構建一個三維的結構材料。4D打印一般是指用于3D打印的材料，在水、電、光、熱等一定條件的刺激下，發生可以編程的自主變形。

　　與3D打印相比，4D打印增加的就是時間維度。客觀地講，4D打印所具有的優勢也十分明顯。首先，在打印薄壁結構或格子結構時，4D打印可以大限度地節省材料、縮短制作時間。其次，4D打印技術是將3D打印技術與智能材料結構結合起來發展出的新技術，4D打印技術可改變傳統的“機械傳動+電機驅動”的模式，使物體在人體器官、地下管道、航天器等難以接觸到的地方進行自我組裝。

　　而4D打印產品制造的實現，離不開相應的材料。通常來看，當前4D打印的材料主要集中在高分子材料上，比如水凝膠、光敏樹脂材料。就光敏樹脂材料而言，這種智能材料在不同的壓力、光照、溫度或磁場觸發條件下，可以呈現出不同的形態。借助這種材料打印一朵梅花，當遇到熱水時，梅花會收縮合上。一旦遇冷，梅花又會重新開放。

　　一旦4D打印技術走進應用生產，人們的生活將會產生質的變化。換言之，人們可以真正實現自定義設計和自主化生產。例如，如果要建造一間屋子，人們只要借助打印機打印一堆材料放在某種特定因素下(如光、溫度、磁場等)，過一段時間一間房屋就能自主組裝而成。當然，如果人們對這間房屋的結構感到厭煩時，還可以通過施加不同強度的外界因素，使房屋自我改裝成其他結構，這聽起來是不是很神奇呢？

　　4D打印在服裝鞋帽領域的應用，已經掀起了一場時尚新潮流。早在2017年4月，阿迪達斯就帶來了一項重大的科技Digital Light Synthesis，發布了應用該科技的adidas4d鞋，即跑鞋 Futurecraft 4D。相比于一般的3D打印技術，Digital Light Synthesis不僅具有更快地制作速度和更大地制作規模，還具有更好的品控以及更多材料、色彩的選擇。

　　目前，4D打印還停留在實驗研究階段，并沒有走向大規模生產應用。不過，4D打印的一些概念性設計已經被研究人員提出并被被用在不同的領域。在航空航天領域，4D打印展開式太陽能板等擁有較大應用的實用價值。

　　當有太陽照射時，太陽能板能自己展開并吸收太陽能；當太陽消失時，它又恢復到原先的收縮狀態。在生物醫療領域，4D打印的人工心臟能夠實現自主跳動，在技術成熟得到推廣應用之后，就可以幫助心衰病人獲得新生。

　　4D打印，像是一棵剛剛萌芽的小樹苗，在破土而出之際努力吸收來自露水和陽光的能量。相信在不遠的將來，4D打印這棵小樹苗將長成參天大樹。

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