3D打印到4D打印是什么？

变形金刚何时来

济南3D打印技术在全球的发展如此迅速,以至于已经有人开始研究4D打印了。现在开发的4D打印还仅仅是利用3D打印的层层打印方法,但是由于使用的材料特別,最终的成品可以在不同温度下发生变形,成为另一种东西,并因此具有不同的功能。这听上去是不是像在说变形金刚?其实说白了,4D打印就是要像变形金刚那样。看看吧,材料如果特别的话,竟然能把原本的科幻变成现实,我们可以再次领略3D打印材料对于3D打印技术的意义,开发新材料就能进一步拓展3D打印的应用范围。

我们还是来看看目前人们是怎样实现4D打印的吧。澳大利亚的作法澳大利亚卧龙岗大学的教授和博土组成了一个研究小组,他们找到了一种方法,可以用3D打印机把几种材料同时打印在一起。具体有哪些材料呢?水凝胶、异丙基丙烯酰胺凝胶( PNIPAAM)和褐藻酸盐。水凝胶是由 PNIPAAM和褐藻酸盐交错的网络构成。褐藻酸盐是海草和藻类中的一种藻酸盐,可以用作食物的増稠剂。 PNIPAAM是由两张聚合物网络交错构成,当一张网出现裂痕时,另一张网接着起作用。当温度变化时PNIPAAM的体积也会发生很大变化。研究人员把 PNIPAAM和传统材料组合在一起,使得物品结构能够发生较快的线型运动,从而实现4D变形的效果。

美国的作法，美国哈佛大学的研究人员也在开发4D打印,经过努力,最终从大自然得到了灵感。通过观察植物的须、叶子和花对外界的反应,研究人员

芸试使用纤维素和水凝胶来3D打印可发生变形的结构。他们把坚硬的纤维素植入柔软的水疑胶,这种水凝胶遇水会发生膨胀。研究人员可以控制纤维素的伸展方向,进而通过纤维素的伸展方向来控制整个结构遇水时的膨胀方式,也就是说,纤维素的伸展方式决定了整个结构的变形方式。最终这个3D打印的结构遇水后发生了4D变形,例如松果形、马鞍形、水纹形和螺旋形,还可以变出兰花或马蹄莲的形状。

研究人员发现如果把遇水变化的水疑胶换成遇光、热或酸就变化的水疑胶,把纤维素换成导电棒,那就可以做出更复杂的4D打印结构。也许你会觉得这挺好玩的,可哈佛大学的这些研究人员不是为了追求好玩来做这些尝试的,他们希望4D打印能更好造福人们。他们在实验室芸试在4D打印的结构里注入细胞,然后用来治疗伤口,还芸试开发智能4D打印材料,这种材料可以根据人体温度、湿度的改变来变换形状和透气性。

美好憧憬，目前4D打印还有一定局限,比如可使用的次数有限,因为变形会増加损耗。但是随着科技工作者的努力,我们今后一定能用上不断变形的3D打印物品,或者说是4D打印物品,它们能像孙悟空或者变形金刚一样变幻多端。会不会这样呢?当下雨时,它可以变成一把雨伞;当刮风时,它就变成一件风衣;夏天我们外出郊游时,它就变成一顶帐篷;当我们想洗脸时,它就变成一个大脸盆。也许有人会鼻子哼说想得美,可是谁知道呢,海域广3D认为人不就是因为有了憧憬才有了希望吗?