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　　請想像一下，從宜家買回一把椅子的家具板材，將其放在房間里它們會自動組裝；一種汽車涂料可以改變自身的結(jié)構(gòu)，適應(yīng)潮濕的環(huán)境或撒過鹽的道路，以便更好地保護汽車免受腐蝕；士兵的制服能改變迷彩或更有效地防止與毒氣或彈片的接觸。

　　有人要問了：有那么神奇嗎，不需要連接任何復雜的打印機，就能按照產(chǎn)品設(shè)計自動折疊成相應(yīng)的形狀？而科學家告訴我們，這就是悄然而至的4D打印技術(shù)。那么，它與3D打印有何不同，又是如何做到神通廣大的呢？

　　究竟比3D打印“炫”在哪兒

　　3D打印方興未艾，4D打印已呼之欲出。

　　今年3月，在洛杉磯舉行的“技術(shù)、娛樂、設(shè)計”（TED）大會上，麻省理工學院的研究人員首次展示了新一代打印技術(shù)——4D打印，頓時“點亮”了眾人的目光。

　　談到4D打印過程，建筑師和電腦科學家斯凱勒·蒂比茨解釋說：“我們提出將4D物體的第四維度定為時間，也就是說使得3D打印出的物體能夠隨著時間自動變化和調(diào)適。剛性材料形成一個架構(gòu)，其他層則是彎曲和扭轉(zhuǎn)該架構(gòu)的力量來源。”

　　3D打印技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。其仍然符合一般傳統(tǒng)意義上的造物過程，先模擬后制造，或者一邊建物一邊調(diào)整模擬效果。而通過硬件和軟件的緊密結(jié)合，4D打印技術(shù)顛覆了這種方式。

　　從事4D打印技術(shù)研究的工程軟件開發(fā)商歐特克（Autodesk）公司首席研究科學家卡羅·奧古恩說：“4D打印讓快速建模有了根本性的轉(zhuǎn)變。與3D打印的預先建模、掃描，然后使用物料成形不同，4D打印直接將設(shè)計內(nèi)置到物料當中，簡化了從設(shè)計理念到實物的造物過程。讓物體如機器般自動創(chuàng)造，無需連接任何復雜的機電設(shè)備。”

　　如此可見，4D打印比3D打印多的一個“D”表現(xiàn)在時間緯度上，這種革命性新技術(shù)可以通過軟件設(shè)定模型和時間，變形材料會在設(shè)定時間內(nèi)快速成型。

　　可自變形材料是實現(xiàn)關(guān)鍵

　　顯然，4D打印更為智能，物料可自行“創(chuàng)造”，簡化了打印過程，但這對打印材料提出了更高要求，也是其得以實現(xiàn)的關(guān)鍵。

　　據(jù)物理學家組織網(wǎng)報道，美國哈佛大學工程與應(yīng)用科學學院、斯旺森工程學院大學、伊利諾伊大學的研究人員正在運用其在納米和微觀層面操縱材料的專業(yè)知識，通過3D打印生產(chǎn)可以在宏觀層面隨著時間推移修改其結(jié)構(gòu)的材料。

　　該團隊課題組長、斯旺森工程學院大學化學工程教授安娜·C·巴拉茲解釋道：“我們建議根據(jù)外界的刺激，按需求開發(fā)可重新調(diào)整其形狀、性能或功能的自適應(yīng)、仿生復合材料，而不是構(gòu)建一個靜態(tài)或簡單地改變其形狀的材料。期望通過整合可打印出精確的、3D立體感及具有分層結(jié)構(gòu)的材料，并且合成刺激響應(yīng)組件及預測系統(tǒng)時序行為的能力，建立4D打印新領(lǐng)域的基礎(chǔ)。”

　　哈佛大學工程與應(yīng)用科學學院生物啟發(fā)工程的教授詹妮弗·A·劉易斯補充說：“目前的3D打印技術(shù)允許研究人員能夠在納米和微觀層建立復雜的功能，這種可改變其性能或多次塑造的能力，不只是建立在某個特定的、一次性使用的范疇內(nèi)。復合材料可以在不同刺激下被重新配置，顯著延長3D打印的覆蓋范圍。”

　　伊利諾伊大學合成材料科學與工程學院教授拉爾夫·G·紐素說，由于該研究將在一個刺激性敏感的水凝膠里使用嵌入式的響應(yīng)填料，為生產(chǎn)下一代智能傳感器、涂料、紡織及結(jié)構(gòu)件開辟了新途徑。這種能力可以創(chuàng)建一種織物，通過改變其顏色響應(yīng)光線；變化透氣性對溫度作出反應(yīng)，甚至硬化其結(jié)構(gòu)來延展外力，將創(chuàng)建自適應(yīng)的、靈活的、輕盈且堅固的響應(yīng)材料變?yōu)榭赡?。正是這種復雜的功能決定了真正4D打印的游戲規(guī)則。