4D打印:能够让打印物“活”过来的技术

医疗器械 来源:科幻星系 作者:康斯坦丁
2015
02/17
19:17
科幻星系
作者:康斯坦丁
医疗器械

当3D打印技术已经不那么神秘的时候,一种名为4D打印的技术又跃入了我们的眼帘,它到底有什么神奇的地方呢?是一个类似MP3、MP4和MP5这样的噱头,还是真的可以带给我们全新感受的技术,我们今天就一起来看看这种传说中能够让打印物“活”过来的技术吧。

所谓的4D打印新技术,是指研究人员可以利用它打印出随时间而变化的动态3D结构。据科学家介绍,这样的4D打印技术可能有一天能被利用于各个领域,从医疗植入到家用电器。现在的3D打印材料主要源于如塑料、陶瓷、玻璃、金属,甚至一些不常用的材料如巧克力和活细胞等等。然而像普通打印机一样将材料像墨水一样铺上进行打印,但不同的是3D打印技术制造出3D的效果。“如今,这一技术不仅可以在工业上应用,普通家庭利用不到1000元也可以运用这个技术,”麻省理工学院的数学家首席研究员丹?雷维夫向我们介绍道,“你可以打印任何东西,而不仅仅是2D纸,3D技术为你打开一个窗口,为你提供无限的机会。3D打印技术可以让玩具、家用电器和工具在线订购,并且在我们的客厅进行组装。

现在,3D打印技术会进一步改进,雷维夫和他的同事在3D打印技术的基础上开发除了4D打印技术,在打印出来后还能改变其形状。“最令人兴奋的部分是这项工作所带来的应用发现,”雷维夫介绍说,“这不仅仅是一个很酷的项目,甚至许多人的生活会因此而改变。”

研究人员在报告中详细介绍了他们是如何使用两种不同属性的材料打印3D结构的物品。一种材料是硬刚性塑料,而另一个是水吸收剂(当浸没在水中时体积会加倍)。这种精美设计的吸水材料是由明尼苏达州的3 D打印公司Stratasys公司研发的。研究人员打印一个正方形网格,每边大约15英寸(38厘米)。当他们把网格浸在水里的时候,他们发现吸水材料可以像关节一样伸展折叠,拥有各种的形状和复杂的几何图形。例如,研究人员创建了一个像字母“MIT”的3D模型,泡在水里后其可以变化成字母“SAL”。

“在未来,我们可以想象该技术的应用范围将更加广泛,”雷维夫说,“包括一些能适应温度,并改善功能和舒适程度的优化设备。甚至一些照顾孩子的产品,比如可以对湿度或温度做出相应的反应。未来的服装和鞋类,也可以通过环境而做出相应的反应。”

此外,4D打印对象可能有利于新型医疗植入物的发明。“现在,研究人员正在研发可以植入我们身体但不会引起排斥的材料,”雷维夫这样告诉我们,“我们现在可以制成能改变形状和功能,但不受外部干预的一些结构物品,比如心脏支架。它可以放置在心脏中帮助其更快的愈合。”

研究者现在还想要创建更加大型的和小型的4D印制物。目前,他们已经成功打印出几厘米大小的物体,但对于那些植入身体的应用,他们还想将其设计成比现在小10到100倍的尺寸。对于家用电器,他们又想体积能够达到现在的10倍以上。

4D打印的出现必将掀开一个工业史上的全新篇章,大型的机床、设备可能会被4D打印机所取代,而得到的产品可大可小,并且具有很强的适应性,这才是让所有业内人士无比兴奋的原因。

来源:科幻星系   作者:康斯坦丁

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