科学家首次利用SLA 3D打印技术实现4D打印

3D打印的时代尚未到来，更为4D打印就已经呼啸而至。这种更为先进的技术增加了一个时间上的维度，目前以形状记忆高聚物（SMPs）等智能材料最为出名。这种材料的特点就是可以在力的作用下变为其它形状，之后在加热等条件的刺激下还能变回原始性状。

目前，由于相关尚未成熟，SMPs还没有被应用到柔性电子产品上。不过，这种状况可能即将改变，因为耶路撒冷希伯来大学卡萨利应用化学中心的一支研究团队正在尝试利用3D打印技术将SMPs整合到柔性电子领域。

据中国3D打印第一互动媒体平台南极熊了解，这一项目是由Michael Layani等数位研究者共同进行的，他们已经利用立体光固化成型法（SLA）技术成功制造出了SMPs，这在全世界尚属首次。到目前为止，4D打印使用的都是低级的挤出式打印机和高级的多重喷射打印机，而此次卡萨利中心的研究者们则是通过一台Asiga Pico Plus39 数字光处理（DLP）SLA 3D打印机将其实现的。最终的结果就是，这台设备能够以比前两者更高的分辨率实现SMPs的打印。

“到目前为止，4D打印的结构不但仍只是整个物体中很小的一部分敏感区域，而且还会因特定的运动路径在形状记忆动作上受到限制。不过我们的结构已经完全解决没有这个问题了。”Layani表示。

在最近发布到科学杂志《先进材料》的文章中，研究者们解释了他们是如何将SMPs应用到柔性电子产品的。当前的4D打印方法都需要对结构的具体部件进行预编程，以便它们能够对刺激做出反应，比如遇水会膨胀或扩展，或是受热会发生形变等。

在此次《用于柔性电子设备的3D打印形状记忆高聚物》的项目中，研究者们开发了一种方法，能够令结构实现整体运动，而不是之前的特定部位运动。具体来说就是他们创建了一种定制化的“加热树脂浴”。在其中，Asiga的打印台会在每次打印一层后下降，然后紫外光会固化树脂槽底部的每一层，这样一来就避免了分子氧抑制的影响。他们还利用下载的一些开源设计模型打印了一些样品，比如埃菲尔铁塔、鸟等。在下面的视频中，你会看到其中一只用这种方法打印的飞龙是如何在70℃的热水中恢复成原始的展翼形态的。

这些模型在室温中如同蜡一样，通过热枪提高其熔融温度后就能弯曲或重新塑形。如果要固定住改变的形状，只需将其放入冷水降低熔融温度即可。之后再次加热，形状记忆就会启动，从而令其恢复原始形态。

为了将这项技术应用到柔性电子产品中，就需要将SMPs整合到导电材料中以触发移动。目前，研究者们已经用导电的银质纳米墨水打印出了一块扁平的电路。它能够在电压的作用下实现自动开合。

“这样的结构能够用于制造柔性机器人，微创医疗设备，传感器，以及可穿戴电子产品，”研究者表示，“而3D打印的应用则克服了其它技术的缺点，实现了复杂几何形状的制造。”