更神奇的4D打印來了
建筑模型、仿真器官、可口的披薩……廉價(jià)快捷的3D打印技術(shù)余熱未盡，更加讓人驚嘆的4D打印又出現(xiàn)了。除了擁有3D打印的“長寬高”立體三維結(jié)構(gòu)，4D打印還新增加了一個(gè)維度，叫做“時(shí)間”，這意味著，4D打印出來的東西，不再只能以固定的形態(tài)存在，而是可以根據(jù)設(shè)定的時(shí)間，在一定條件的觸發(fā)下，自動(dòng)發(fā)生形狀的改變?！?/p>
4D打印的發(fā)起者、麻省理工學(xué)院建筑系講師斯凱拉·蒂比茨曾經(jīng)在TED（技術(shù)、娛樂、設(shè)計(jì)的英文縮寫）大會上展示過這一技術(shù)：兩根4D打印出來的線，初看并無特別之處，被放到水中后，就發(fā)生了不可思議的變化：一根線慢慢地卷曲、變形，然后自動(dòng)形成了“MIT”（麻省理工）的字樣；另外一根線，則像有生命一般自己立起來，折疊，變成了一個(gè)立方體。雖然這兩個(gè)變化都是蒂比茨預(yù)先設(shè)定好的，但是，由于整個(gè)變化過程完全沒有人工的參與，看起來就像是材料擁有了自我意識。
這是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？關(guān)鍵在于使用的材料。蒂比茨展示的那兩根線，主要由兩種材料合成。一種是高分子聚合物，在水中可以延展到自己原來長度的兩倍；另外一種材料則可以在水中保持固定。在利用電腦建模的時(shí)候，蒂比茨設(shè)定，一旦這個(gè)合成材料接觸到水，延展性所構(gòu)成的部分就會自動(dòng)變形，和固定的部分一起，組成了之前設(shè)計(jì)好的形狀。
因此，4D的神奇之處被揭開了：它是在原有3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用了一種自動(dòng)變形材料，研究人員可以通過軟件完成建模，將想要的性狀輸入材料當(dāng)中，變形材料就會按照預(yù)先的設(shè)定完成變形。不過，目前的4D打印需要外部能量來刺激內(nèi)在的變化，例如蒂比茨展示的模型就用水來作為觸發(fā)條件。
4D打印的意義非常深遠(yuǎn)。它把人工參與的部分集中在前期設(shè)計(jì)，然后讓打印出來的物體進(jìn)行自我制造和調(diào)整，這樣一來，就像把智慧植入到材料當(dāng)中一樣。你可以把它想象成一個(gè)不需要電線和發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)器人，幫助人類完成很多危險(xiǎn)或者力所不及的項(xiàng)目，比如太空或者深海設(shè)備的安裝，或者是摩天大樓的建造。
不過，4D打印技術(shù)非常復(fù)雜，可以說還處在概念期中。所以，目前它主要的應(yīng)用場景還是在實(shí)驗(yàn)室里。蒂比茨的項(xiàng)目組眼下也只能打印可以自動(dòng)變形的條狀物體，他們接下來的研究目標(biāo)是片狀物體，然后才是其他更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。為了更好地促進(jìn)這種技術(shù)的發(fā)展，麻省理工學(xué)院新成立了自組裝實(shí)驗(yàn)室，和3D打印公司合作研究4D打印需要的軟件。
隨著科技的迅猛發(fā)展，也許要不了多久，利用4D打印技術(shù)，科幻電影中的場景就會真實(shí)地發(fā)生在我們周圍：一個(gè)咖啡杯可以根據(jù)咖啡的溫度做出調(diào)整；你的沙發(fā)可以根據(jù)客人的體型變換不同的大小；一根拐杖在下雨的時(shí)候就變成了雨傘；汽車也可能真的像變形金剛那樣變成飛船。
（編輯：偉偉）