神奇的4D打印技术:打开创新应用大门

国际金属加工网 2017年01月12日

【编者按】似乎现在3D打印技术已经成为了近两年来相当受到热捧的一个新技术,但是当你在把玩3D打印的时候不知道你有没有发现,其实4D打印技术已经开始出现了。


近两年来3D打印技术凭借着其优秀的表现获得了人们大量的认可度,不管是用于医疗领域还是用作生活中的艺术品都称得上是“极好的”。此前我们曾经报道过关于通过3D打印帮助一条先天缺失前腿的萌犬打印了义肢并且让它成功的像其他狗狗一样行走;也有不少人开起了3D打印的店铺,可以让顾客设计图案亲自打印或者让别人来打印。不得不说这些人很有生意头脑,即使是没什么艺术细胞的人也想亲子来尝试一下。当然通过3D打印的还有一些星战迷直接打印了剧情中出现的BB-8机器人。似乎现在3D打印技术已经成为了近两年来相当受到热捧的一个新技术,但是当你在把玩3D打印的时候不知道你有没有发现,其实4D打印技术已经开始出现了。

哈佛大学材料学家珍妮佛·刘易斯(Jennifer Lewis)带领的一支团队开发了“4D”打印技术。利用这种打印技术制造的扁平状物体在泡水后可以变为复杂的形状。

在演示中,刘易斯的团队打印了一个精美的图案。未来,这可能意味着一种新的基础技术,将带来许多实际应用。

这并不是我们首次听说4D打印。“4D打印”的定义是,可以对被打印物体进行“编程”,使其未来发生形状的改变。3年前,麻省理工学院建筑系科学家斯凯勒·提比茨(Skylar Tibbits)在TED演讲中介绍了这一概念。提比茨发明的工艺需要采用两种材料,包括一种刚性材料,以及一种能在水中延伸的柔性材料。

刘易斯的团队采用了单一的新材料,实现了一种更简单的工艺。这种新材料是一种胶状物质,其中包含微小的纤维。根据不同排列方式,这些纤维的硬度以及水溶性程度会发生变化。研究人员利用这样的特性进行“编码”,使打印出的物体可变为更复杂的形状。

刘易斯指出,通过这种新工艺,配合不同的水凝胶墨水,可以让打印出的物体对其他催化因素,例如阳光,做出反应。此外,这些纤维还可以被替换为导电材料,从而用于开发电子设备。

这种工艺对于人体组织工程来说可能很有用。不过这并不意味着“替代器官”即将成为现实。如果希望开发出“替代器官”,那么一项重大挑战在于需要开发3D支架,用于新细胞和组织的生长,以修复损坏的人体器官。刘易斯表示,该团队已在实验室中尝试,在扁平框架内进行细胞生长,随后再改变组织的形状。


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