3D打印还没普及,4D打印就已经来了?这次更神奇(视频)

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就在我们还在讨论新兴的3D打印技术的时候,有人已经更近一步,发明了4D打印…来自麻省理工学院(MIT)建筑系的Skylar Tibbits近日在今年的TED大会上展示了自己发明的“4D打印”概念。4D打印的基本意思就是,让被制作出的物体自身可以自动延展变形,它动起来的时候像机器人,但是却不需要背后的那些复杂的程序和操作。

4D打印结构需要外部能量的输入来刺激自己内生的变化,目前Tibbits教授设计的原型系统是用水来提供这个激励(stimuli)的。这种神奇的可以动的结构主要由两种材料构成,一种材料是高分子聚合物,在水中可以延展到自己原来长度的两倍,而另外一种材料则可以在水中保持固定,Tibbits精心设计的组合就可以让这种合成材料在接触到水时,其延展性材料所构成的关节部分自动变形,并组成一个之前设计好的形状。

Tibbits目前制作出了两个样本在TED大会上进行展示。首先是一根4D打印出的线,它可以慢慢的卷曲然后形成“MIT”的字样;另外一根线则可以慢慢的自动卷曲形成一个立方体。

4D打印的前景目前还是相当科幻的的,这是一个真正的“刚刚进入概念期的技术“,目前根据它的表现进行推测,这种设备将会在建造水下结构或者是国际空间站中的结构的时候派上很大的用场。它最大的优势就是彻底解放了人力,把固体的制造变得像软件一样可以“编程”和操作,因此,在任何使用人力极其昂贵的项目上(比如说需要让宇航员太空行走去安装某物体,或者是需要深海潜水器潜入海沟进行操作的装置等),它都有着巨大的优势。当然,在这种情况下4D打印材料的抗压程度和稳定性还是另外一个需要考虑的问题。并且,目前为止科研人员对材料的特性还不够了解,因此造成了制成品不符合设计的“乱动”的情况。事实上,Tibbits认为4D打印的原理和蛋白质的形成过程其实是一样的,因此分析预判哪些结构将以怎样的次序展开也将是原理上可行的。

4D打印的重点在于充分利用材料的周遭环境带来的一切潜在输入,比如光源、热量、波浪、甚至声音等。到目前为止,这种反馈机制还是单方向的,但这种材料有可能和周围环境达到一种循环状态。比如说,可以让4D打印材料制作而成的水管在水中伸缩蠕动,达到近似于水泵的效果。

实验室中的天才们就是这样,总是领先于潮流数个波段。虽然在应用市场上的商业化前景并不明朗,但他们眼光的长远和敏锐是别人望尘莫及的。我看也许没多久,他们就能“打印”出活生生的小动物了…

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