陈根：改变环境温度，物体发生形变

文|陈根

在4D打印技术发展的道路上，科学研究的成果不断地在向前推进。日前，来自麻省理工学院（MIT）和新加坡科技与设计大学（SUTD）的研究人员们开发出了一种新的4D打印技术，可以让打印出来的物体在几秒钟之内，由一种形状“自动”转变成另外一种形状，而其中只需改变一点环境的温度即可。

其实，很多研究人员试图用3D打印机制作出形状记忆物体，但是由于制作过程还停留在毫米的水平，所以就限制了材料恢复的速度。如今，当在新技术里应用了高分辨率投影的“微立体光刻”（Microstereolithography）技术后，便意味着在微米级的水平上进行物体的设计（1毫米=1000微米，相当于一根头发丝的直径），这种技术使材料的恢复速度变得极快。

简而言之，越是在微小的水平上制作，那么这些材料就越能快速恢复，恢复速度快至几秒之内。以自然界的花朵为例，一朵花可以在几毫秒的时间内释放出所有的花粉，这是因为它的触发机制是在微米量级上发生的。”

与此同时，研究人员也一直在寻找理想的聚合物组合，来做出一种形状记忆材料，以适应其光刻图案。他们选中了两种聚合物，一种形状像是弯弯曲曲的意大利面，另一种交错纵横，像是建筑工地上的脚手架。

他们将两种聚合物混合在一起，所形成的新材料可以承受巨大的拉伸和扭曲，而不会损坏。而这种新型复合材料的特点是：可以承受巨大的形变，可拉伸至原有形状的3倍，这比现存的任何可打印材料的变形程度都要大。

该新材料可以“弹回”至原来的形状，即刚从打印机里出来时的形状。当它暴露在40~180摄氏度的温度下时，能在几秒内利索地恢复原形。如果能将整个制作过程降至更小的量级，或许能够将恢复时间缩短至几毫秒。

未来，该技术在多个领域都有着广阔的发展前景。