美科學家研發(fā)4D打印技術(shù):材料可自動變形

美國麻省理工學院的研究人員正在研發(fā)一種所謂“4D打印”的技術(shù)，它將可以讓大型的3D打印部件按照預先設(shè)定的結(jié)構(gòu)和外觀模式自行組裝完成。這項技術(shù)的出現(xiàn)將有可能在未來徹底顛覆傳統(tǒng)的制造工業(yè)　　新浪科技訊 北京時間6月7日消息，據(jù)美國探索雜志網(wǎng)站報道，就在全世界范圍內(nèi)3D打印開始呈現(xiàn)熱潮，但是有關(guān)的技術(shù)和定位仍然不甚明了的時候，一些人卻已經(jīng)開始進入下一個階段了。

美國麻省理工學院的研究人員正在研發(fā)一種所謂“4D打印”的技術(shù)，它將可以讓大型的3D打印部件按照預先設(shè)定的結(jié)構(gòu)和外觀模式自行組裝完成。這項技術(shù)的出現(xiàn)將有可能在未來徹底顛覆傳統(tǒng)的制造工業(yè)，讓制造行為在一些嚴苛的環(huán)境條件，如外太空，變得更加容易。傳統(tǒng)工業(yè)在外空的極端環(huán)境下將變得困難重重并且價格昂貴。

這項技術(shù)的研發(fā)是由麻省理工學院自組裝實驗室主任斯凱勒·蒂比斯(Skylar Tibbits)領(lǐng)導的。4D打印技術(shù)牽涉到對特殊材料的應(yīng)用，這些材料在感知到運動狀態(tài)，或是暴露于水，空氣，重力場，磁場或感知到溫度改變時會改變自身的形狀。這里所說的第四維便是指材料的這種“自組裝行為”。

在最近一期TED演講中，蒂比斯披露了與3D打印公司Stratasys之間合作開展的一個項目。

他表示：“4D打印本質(zhì)上其實就是利用復合材料進行的3D打印，通過這種方式你增加了一項功能，那就是變形。”他說：“這就像是機器人，只是沒有了電線和馬達。”

蒂比斯還在現(xiàn)場展示了利用復合材料3D打印技術(shù)打印的材料樣品在接觸到水之后變形為“M-I-T”的字樣。蒂比斯表示這是第一次，人們將變形這一屬性內(nèi)在地添加進了材料體本身之中去。研究人員使用一款特殊的Autodesk軟件來實現(xiàn)對所用材料如何以及何時發(fā)生變形的模擬和優(yōu)化。他表示：“我們可以使用這款軟件進行納米級的微觀自組裝系統(tǒng)設(shè)計，也可以進行人體級別的大尺度自組裝系統(tǒng)設(shè)計。”

蒂比斯還透露麻省理工自組裝實驗室正在與波士頓一家名為“Geosyntec”的公司開展合作，用于開發(fā)創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施管路制造方案。他說：“想象一下這種新型地下水管，它可以自由的膨脹或收縮，通過這種方式來控制過水的流量和流速，或者還可以像蛇那樣通過自身的蠕動來擠壓，推動內(nèi)部的水體流動。具有這種不可思議功能的管路并不昂貴，也不需要那些復雜的閥門控制系統(tǒng)，這是這些管路內(nèi)在的，它本身所具備的性質(zhì)。”

就和傳統(tǒng)意義上的3D打印一樣，4D打印目前還并不成熟。然而麻省理工學院自組裝實驗室的研制人員則堅信這項技術(shù)終將帶來對生物科學，材料科學，軟件，機器人，制造業(yè)，運輸，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，施工，藝術(shù)甚至太空探索領(lǐng)域的革命性變化。