調皮的4D列印技術!可以掰彎時間技術
3月21日,喬治亞理工學院(the Georgia Institute of Technology)的一支研發團隊在第255屆全美化學年度博覽會(the 255th National Meeting & Exposition of the American Chemical Society)上展示了其在4D列印發麵的研究成果。雖然近年來3D列印逐漸走進人們的視線,成了一個近乎家喻戶曉的新新科技詞條,但很多科學家倒是更傾向於「4D列印才是未來」的觀點。
所謂4D列印(4-D printing),指的是物體在創建結構自組的過程中,形狀會隨著時間的推移而產生變化,周圍的溫度、濕度、亮度等條件均會影響物體的形狀。如下圖所示,一個4D列印物在接觸熱水後,從原先的扁平平面永久變形為了曲面:
4D列印歸根結底就是「使用了可自動變形材料的3D列印」,其多出的一個D指的是「時間維度」。人們可以通過軟體對模型和時間進行設定,這樣變形材料便會在設定的時間內變形為原先所「記憶」的形狀。例如,你可以4D列印出一朵閉合的塑料花,並添加「接觸陽光後在10秒內完成綻放過程」的設定。
麻省理工學院(MIT)在今年1月底的時候發布了一項新研究成果——ColorFab 3D列印變色技術,被認為和4D列印有異曲同工之妙,因為它可以讓已經成型的3D列印物更換顏色或紋理。實現變色的關鍵在於其使用了一種混合了基礎染料和「光致變色(light-adaptable,也稱為photochromic)」染料的特調列印墨水。在紫外線的照射下,「光致變色染料」會呈現出常規染料的顏色:
但在可見光的照射下,「光致變色染料」的顏色則會消失,呈現透明色:
所以,4D列印技術的核心便是它的「列印墨水」—— 一種可以記憶形狀的聚合物(shape memory polymers),也是喬治亞理工學院這次重點展示的部分:
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