可随人体变化而变化 科学家正加快研发4D打印技术

近日，由数学家Dan Raviv博士带领的研究团队，在12月18日出版的《Scientific Reports》杂志上发表了一篇名为《主动性打印材料的复杂自我进化变形（Active Printed Materials for Complex Self-Evolving Deformations）》的论文。这篇论文深入探讨了4D打印，其中包括“一种新的设计，具有复杂的自我演变结构......能够随着时间以及基于环境的相互作用不断进行变化。”

研究团队发明的新方法不仅能够让这种材料随着时间改变结构，而且能够精确地让其变形为预设的形状，并在自动构造后改变属性和功能。

值得一提的是，Raviv博士带领的这支研究团队的成员是由来自麻省理工学院（MIT）、Stratasys公司和欧特克（Autodesk）公司的人员组成的。其成员包括Dan Raviv、Wei Zhao、Carri McKnelly、Athina Papadopoulou、Achuta Kadambi、Boxin Shi、Shai Hirsch、Daniel Dikovsky、Michael Zyracki、Carlos Olguin、Ramesh Raskar和Skylar Tibbits。Raviv博士是MIT媒体实验室的博士后研究员，他的工作主要是为媒体实验室的 Camera Culture Group提供用于几何数据分析的新工具。

Dan Raviv博士

“最精彩的是未来将有众多的应用源于此项研究工作。这不仅仅是一个很酷的项目或一个有趣的解决方案，而是可以改变许多人生活的东西。”Raviv说。“它将在未来有非常广泛的应用。”

4D打印对象能够响应来自周围环境中刺激——即自适应增材制造——这可用于家用电器，使其对不同的温度条件作出反应，或者用在服装外套上，使其能够感测外部环境的温度和湿度，并能保持穿着者温暖或干燥，这种服装对于没有生活自理能力的婴儿来说尤其有帮助。未来这类产品的出现可能会导致人类生活质量的大幅改善。

另外，您可能想象不到的是4D打印在人体内部植入物方面也能发挥作用。“如今，研究人员正在打印可植入我们身体的生物相容性部件。”Raviv说。“我们现在可以生成能够改变形状和功能的结构，而且无需外部干预。”这种部件可以适应人体内部环境的变化，并相应的改变自己。“我们要4D打印的部件，如果有必要，可以在人体内生存一辈子。”Raviv指出。

为了展示其研究成果，研究人员利用两种不同的材料来制造出可展示各种属性的3D打印结构。据天工.社了解，其中包括一种吸水材料——这是Stratasys公司开发的一种特殊材料，到现在为止仍然保密——这种材料如果浸入水中，能够膨胀至原有体积的两倍，而在其它时候会仍然处于刚性状态，因为它是用一种硬塑料制成的。到目前为止，他们已经用这种吸水性材料创建了一个15×15英寸的方格，这种方格可变化复杂的几何形状。

目前，这种试验材料能够承受几十次的干湿循环导致的形状变化，不过之后会失去变形能力。此外，当前的研究团队把水当成了4D打印对象的主要刺激物，下一步他们将研究其它刺激源——如光和热——与4D打印对象的相互作用。

来源：天工社