陳根:新型4D打印技術,物體可“自動”轉變形狀_風聞
陈根-知名科技作家为你解读科技与生活的方方面面。2021-10-31 09:50
文|陳根
在4D打印技術發展的道路上,科學研究的成果不斷地在向前推進。日前,來自麻省理工學院(MIT)和新加坡科技與設計大學(SUTD)的研究人員們開發出了一種新的4D打印技術,可以讓打印出來的物體在幾秒鐘之內,由一種形狀“自動”轉變成另外一種形狀,而其中只需改變一點環境的温度即可。
其實,很多研究人員試圖用3D打印機製作出形狀記憶物體,但是由於製作過程還停留在毫米的水平,所以就限制了材料恢復的速度。如今,當在新技術裏應用了高分辨率投影的“微立體光刻”(Microstereolithography)技術後,便意味着在微米級的水平上進行物體的設計(1毫米=1000微米,相當於一根頭髮絲的直徑),這種技術使材料的恢復速度變得極快。

**簡而言之,越是在微小的水平上製作,那麼這些材料就越能快速恢復,恢復速度快至幾秒之內。**以自然界的花朵為例,一朵花可以在幾毫秒的時間內釋放出所有的花粉,這是因為它的觸發機制是在微米量級上發生的。”
與此同時,研究人員也一直在尋找理想的聚合物組合,來做出一種形狀記憶材料,以適應其光刻圖案。他們選中了兩種聚合物,一種形狀像是彎彎曲曲的意大利麪,另一種交錯縱橫,像是建築工地上的腳手架。

他們將兩種聚合物混合在一起,所形成的新材料可以承受巨大的拉伸和扭曲,而不會損壞。而這種新型複合材料的特點是:可以承受巨大的形變,可拉伸至原有形狀的3倍,這比現存的任何可打印材料的變形程度都要大。
該新材料可以“彈回”至原來的形狀,即剛從打印機裏出來時的形狀。當**它暴露在40~180攝氏度的温度下時,能在幾秒內利索地恢復原形。**如果能將整個製作過程降至更小的量級,或許能夠將恢復時間縮短至幾毫秒。
未來,該技術在多個領域都有着廣闊的發展前景。