核心提示

    在我们刚刚开始有点了解3D打印并为之惊叹的时候，4D打印技术又取得突破。

    今年上半年，美国麻省理工学院的研究人员首次展示了4D新技术，展出了使用记忆材料经3D打印出的管子。这根管子被放入水中后，会自动组装成一个事先设计的立方体。近来，研究人员又表示，他们下一步将打印一种4D片材，这种片材中嵌入了完整的家具或建筑结构，如果可行的话，它会自动折叠成家具或建筑。

    1    无需外部干预，可自我组装

    所谓4D打印技术，就是在3D打印的基础上增加一个“时间”的纬度。3D打印是预先建模再打印出成品；而4D打印，是把产品设计通过3D打印机嵌入可以变形的智能材料中，在特定时间或激活条件下，无需人为干预，也不用通电，便可按照事先的设计进行自我组装。“4D打印技术可自行‘创造’，简化了生产过程。”4D打印研究项目的负责人蒂比茨解释说。

    显然，在4D打印技术中，带记忆功能的“自主组装”材料是其得以实现的关键。

    几个月前，麻省理工学院的研究人员曾展示了一段能“自主组装”的材料。它由普通塑料和一种活性化学物质组成，当这种智能材料接触到一种能量源比如水时，它的延展性便会发生变化。在一段视频中，研究人员准备设计出一个立方体，他们通过复杂的算法和设计，将“自主组装”材料与其他材料混合，用3D打印机打印出一根直的管子，再将这根管子放入热水中，它就会按设计自动弯曲成一个立方体。

    2    4D打印技术都能打印些什么？

    “打印过程并不新鲜，关键是打印出来后发生的变化。”研究人员说，4D打印技术终将带来生物科学、材料科学、机器人、交通运输、艺术甚至太空探索领域的革命性变化。

    ■家具板材：放在房间里会自动组装

    在有了前面的成功经验之后，近日研究人员表示，他们下一步将打印一种4D片材，这种片材中将嵌入完整的家具结构。

    “请想象一下，买回一把椅子的家具板材，将其放在房间里，它们会自动组装。”研究人员说，4D打印技术最适合于比沙发小的物体，如果可行，它可以彻底改变传统的家具产业。

    ■房屋建筑：自动“长”出屋顶、承重墙

    传统而言，建筑房屋的过程一般是先设计出图纸和模型，再按设计施工建造。4D打印技术则完全可以简化流程，缩短时间。

    想想看，你只需要在电脑前将一座摩天大楼进行解码，然后输入到特定的材质当中，它就可以自动“长”出屋顶、承重墙、电梯间……

    ■下水管道：按流量自己在地下生长

    这项技术还可以用于建设输水管道。研究人员说：“下水管道是固定的，因此，如果环境改变、地层移动或者需求改变，我们要把它挖出来，从头开始铺设，这样很麻烦。”使用了可编程材料的管道则有更强的适应能力，可以自己扩展或紧缩，以应对不同的需求和流量，“它就像是在地下的机器人，只是没有天线和引擎”。

    ■纳米机器人：模仿白血球锁定癌细胞

    这种材料在医学领域也有很大的用途，研究人员指出，可以按DNA链设计材料制造出抗病毒的纳米机器人。它的样式像贝壳，有双螺旋锁，当遇到特定的癌细胞时，锁就会打开，释放特定抗体阻止癌细胞的增长。这是模仿了人体中白血球的行为。通过这种新技术，未来的癌症病人有望告别有害的化疗过程。 （据《科技日报》《京华时报》）