基於3D列印新開發的4-D印表機能重塑世界

最近，科學家發明了一種新型印表機，這種印表機能在接觸熱或其他刺激物後改變形狀。新的技術可以幫助醫學，航空航天等行業四維印刷。研究人員在最新的美國化學學會（ACS）會議上展示了他們的工作。

所謂的4D列印，比3D列印多了一個「D」，也就是時間維度，人們可以通過軟體設定模型和時間，變形材料會在設定的時間內變形為所需的形狀。準確地說4D列印是一種能夠自動變形的材料，直接將設計內置到物料當中，不需要連接任何複雜的機電設備，就能按照產品設計自動摺疊成相應的形狀。3-D印部件暴露於熱、光後，隨著時間的推移，濕度和其他環境因素可以改變形狀。在此之前，科研人員認為列印這種材料是具有挑戰性的，因為需要多次複雜耗時的處理步驟，來機械為每個組件編程。商用印表機也能列印四維結構，但是它只包含單一的材料。

這個非常棒的概念就是創造出一種能夠在被列印出來之後發生改變的物體，而且它們能夠進行自我調整。列印不再是創造過程的終結，而僅僅是一條路徑。Tibbits在一場採訪中說道：「我們想要說的就是，你設計出產品並且列印出來，而它能夠進化。它就像在材料中植入了智慧。」

喬治亞理工學院的科學家與新加坡科技大學的一個團隊進行合作，設計了一種新組件，可以讓形狀改變速度提高90%，當然，這是因為現在廣泛的機械編程帶來的。這個科研團隊採用商用印表機和熱源創建了四維物體，複合材料由丙烯酸和環氧樹脂組成。

我們是在風口浪尖上創造新一代的設備，可以極大地拓展了3D列印和4D列印的應用。美國喬治亞理工學院Jerry Qi教授說道。

這種印表機結合了四種不同的印刷技術，包括噴墨，氣霧劑，直接油墨和熔融沉積建模。印表機可以使用各種剛性和彈性材料，從水凝膠和納米銀導電油墨到液晶彈性體和形狀記憶聚合物（SMPS）。形狀記憶聚合物（SMPS）可編程記憶形狀，並在加熱時變換，所以他們最常用於4D列印。有了這項新技術，研究人員可以列印出更複雜、更高質量的SMPs。

新的印表機集成導電導線直接進入形狀變化。電線可以直接用印表機列印到天線、感測器或其他電器設備上。我們生產一系列的納米銀墨水，然後將納米顆粒形成的線採用一個光子處理器烘乾。印表機的噴墨組件可以創建一個塑料塗層包住導線。

印表機還可以投射出一系列深淺不同的光線形成一個固體。灰度照明引起交聯反應，改變組件的行為，不過這取決於所使用陰影的灰度。較亮的燈罩產生較硬的部分，而較暗的陰影則產生較軟的部分。

喬治亞理工學院的研究小組希望這項新技術可以用來為身體障礙的孩子們列印假肢。他們與亞特蘭大兒童保健工作的Qi齊教授解釋說，「這些孩子在日常生活中有很多的挑戰，我們希望我們的新4D印表機將幫助他們克服一些困難。」

文章來自azom網站，原文題目為New 4-D Printer Developed that can Reshape the World，由材料科技在線匯總整理。

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