3D打印（增材制造）估計(jì)已經(jīng)是家喻戶曉的新名詞了，但原來還有4D打印這種神奇的新技術(shù)，而且在該領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)不算什么新技術(shù)了，相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)作出了一些改進(jìn)，使得其應(yīng)用也許變得更加方便。有趣的是，這項(xiàng)新技術(shù)跟《北京折疊》中的空間折疊或許有點(diǎn)類似，只是折疊的不是空間，而是3D打印的對(duì)象。

    研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些3D打印出的可變形結(jié)構(gòu)在受到熱或者電的刺激時(shí)，可以通過折疊或者解構(gòu)自身來改變形態(tài)，這也被稱為“4D打印”。這些微觀結(jié)構(gòu)，包括盒狀物體、導(dǎo)電設(shè)備和支架，都是由一種可導(dǎo)電的環(huán)境敏感智能墨水精心打印而成的。

    LLNL（Lawrence Livermore National Laboratory ）的研究者已成功證明一些3D打印出的可變形結(jié)構(gòu)在受到熱或者電的刺激時(shí)，可以通過折疊或者解構(gòu)自身來改變形態(tài)。

    在一篇發(fā)表于六月Scientific Reports的文章里，該實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家和工程師發(fā)現(xiàn)了一種制造盒形、螺旋形和球形結(jié)構(gòu)的方法：對(duì)形狀記憶聚合物（SMPs），生物基智能材料進(jìn)行電阻加熱或放置于特定溫度環(huán)境中來引發(fā)其發(fā)生形狀變換。

    然而這種在3D打印中用到環(huán)境響應(yīng)材料的技術(shù)（4D打印）并非新技術(shù)，但LLNL的研究員率先將3D打印和后續(xù)折疊步驟結(jié)合起來，用導(dǎo)電智能材料來建造復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

    研究人員在文章中這樣描述他們制造初始特定形狀材料的過程：在根據(jù)復(fù)合物性質(zhì)預(yù)設(shè)的溫度環(huán)境下，將大豆油、共聚物添加物和納米碳纖維“編程”為一個(gè)暫時(shí)形態(tài)。然后通過其利用周圍的熱量或通電供熱引發(fā)其形態(tài)改變效應(yīng)發(fā)生，使得材料從暫時(shí)形態(tài)轉(zhuǎn)變回原始形態(tài)。

    LLNL材料工程部門的博士后及該文章主要作者Jennifer Rodriguez認(rèn)為“這就像烘焙蛋糕，你把它在完工前從爐里拿出來，在初始聚合物注塑好后通過折疊或扭轉(zhuǎn)來設(shè)置其永久固定結(jié)構(gòu)。”

    最終，Rodriguez說，他們可以用這種材料構(gòu)造極其復(fù)雜的部分。

    Rodriguez還補(bǔ)充道：“如果我們用這些材料配方在不同的轉(zhuǎn)變溫度下打印一個(gè)多重結(jié)構(gòu)的版本，并使其在溫度梯度下完成形態(tài)轉(zhuǎn)變，它們將會(huì)在局部完成延展且以某種更復(fù)雜的形式解構(gòu)展開。”

    通過直接3D打印過程，這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)生產(chǎn)了幾種特殊構(gòu)造：通電或加熱時(shí)可由曲變直的導(dǎo)電設(shè)備，受熱后可伸展的血管支架、受熱時(shí)或開或關(guān)的盒子。

    他們表示這些技術(shù)可被運(yùn)用到醫(yī)療，航天器的可折疊光伏電池陣列，柔性電子回路和機(jī)器人設(shè)備中。

    實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家James Lewicki說道，“這些材料除了本身的3D結(jié)構(gòu)之外還有更智能的性質(zhì)：能夠記憶之前的結(jié)構(gòu)。這是一種全新的性質(zhì)，如果人們用這種加電或加熱時(shí)能解構(gòu)的智能聚合復(fù)合物來打印物品，那么人們得到的將是實(shí)時(shí)響應(yīng)的敏感材料，而不是與外界毫無互動(dòng)的‘呆材’。”