美科學(xué)家研發(fā)4D打印技術(shù):材料可自動(dòng)變形

美國(guó)麻省理工學(xué)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(yù)先設(shè)定的結(jié)構(gòu)和外觀模式自行組裝完成。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)將有可能在未來(lái)徹底顛覆傳統(tǒng)的制造工業(yè)　　新浪科技訊 北京時(shí)間6月7日消息，據(jù)美國(guó)探索雜志網(wǎng)站報(bào)道，就在全世界范圍內(nèi)3D打印開(kāi)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(shí)候，一些人卻已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入下一個(gè)階段了。

美國(guó)麻省理工學(xué)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(yù)先設(shè)定的結(jié)構(gòu)和外觀模式自行組裝完成。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)將有可能在未來(lái)徹底顛覆傳統(tǒng)的制造工業(yè)，讓制造行為在一些嚴(yán)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(jià)格昂貴。

這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)是由麻省理工學(xué)院自組裝實(shí)驗(yàn)室主任斯凱勒·蒂比斯(Skylar Tibbits)領(lǐng)導(dǎo)的。4D打印技術(shù)牽涉到對(duì)特殊材料的應(yīng)用，這些材料在感知到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或是暴露于水，空氣，重力場(chǎng)，磁場(chǎng)或感知到溫度改變時(shí)會(huì)改變自身的形狀。這里所說(shuō)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(kāi)展的一個(gè)項(xiàng)目。

他表示：“4D打印本質(zhì)上其實(shí)就是利用復(fù)合材料進(jìn)行的3D打印，通過(guò)這種方式你增加了一項(xiàng)功能，那就是變形。”他說(shuō)：“這就像是機(jī)器人，只是沒(méi)有了電線和馬達(dá)。”

蒂比斯還在現(xiàn)場(chǎng)展示了利用復(fù)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(jìn)了材料體本身之中去。研究人員使用一款特殊的Autodesk軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所用材料如何以及何時(shí)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(jìn)行納米級(jí)的微觀自組裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也可以進(jìn)行人體級(jí)別的大尺度自組裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)。”

蒂比斯還透露麻省理工自組裝實(shí)驗(yàn)室正在與波士頓一家名為“Geosyntec”的公司開(kāi)展合作，用于開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施管路制造方案。他說(shuō)：“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(guò)這種方式來(lái)控制過(guò)水的流量和流速，或者還可以像蛇那樣通過(guò)自身的蠕動(dòng)來(lái)擠壓，推動(dòng)內(nèi)部的水體流動(dòng)。具有這種不可思議功能的管路并不昂貴，也不需要那些復(fù)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(xué)院自組裝實(shí)驗(yàn)室的研制人員則堅(jiān)信這項(xiàng)技術(shù)終將帶來(lái)對(duì)生物科學(xué)，材料科學(xué)，軟件，機(jī)器人，制造業(yè)，運(yùn)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。