日前，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的一個研究團隊展示了一種特殊的3D打印技術(shù)，使用這種技術(shù)3D打印出來的結(jié)構(gòu)能夠變形，當暴露于熱環(huán)境或者受到電流刺激的時候，這種3D打印結(jié)構(gòu)能夠折疊或者展開以改變形狀，也就是我們常說的4D打印。這種帶微型結(jié)構(gòu)的對象是用該實驗室自行開發(fā)的一種能夠響應環(huán)境的導電性聚合物制造的。

在《Scientific Reports》雜志最近發(fā)表的一篇文章中，LLNL的研究人員透露了他們打算使用形狀記憶聚合物或者基于生物的“智能”材料打造立方體、螺旋和球形的計劃。據(jù)悉，這些材料在通過電阻加熱或者暴露在適當?shù)臏囟戎聲r會出現(xiàn)形狀的變化。

實驗室研究員Jennifer Rodriguez在一個3D打印的盒子，這個盒子“被編程為”受熱時會折疊和展開

這種在3D打印中使用敏感材料的方法，通常被稱為“4D打印”，。關(guān)鍵在于，LLNL的研究人員這次是首次將3D打印技術(shù)以及之后的折疊過程（通過折紙的方法）與能夠?qū)щ姷闹悄懿牧辖Y(jié)合起來，以打造出復雜的結(jié)構(gòu)。

在論文中，研究人員描述了用一種用大豆油加上共聚物和納米碳纖維制成的墨水創(chuàng)建出基本形狀，然后在設(shè)計溫度下（由其化學成分決定）將它們“編程”為一種臨時形狀。然后通過環(huán)境熱能或者是電流加熱誘導出材料的變形效果，它能夠從從部件的臨時形狀恢復到原來的形狀。

通過一種直接墨水寫入的3D打印工藝，LLNL的科學家們制造出了幾種類型的結(jié)構(gòu)，包括一種暴露在熱環(huán)境中能夠變大的支架?！斑@就像做蛋糕?！痹撜撐牡闹饕髡逬ennifer Rodriguez說，她是LLNL材料工程部的一位博士后?！爱斈惆阉贸鰻t之前所有的都已經(jīng)設(shè)定好了，我們在這種聚合物最初凝膠化之后就通過折疊或者扭搓設(shè)定好了該部件的永久結(jié)構(gòu)?！?/span>

最終，Rodriguez說，研究人員可以使用這種材料創(chuàng)建出非常復雜的零件。

“如果我們用這些配方具有不同轉(zhuǎn)變溫度的多種版本3D打印出一個部件，然后慢慢升高溫度，它們就會以分段的方式進行擴展，并且展開成復雜得多的東西?！彼f。

通過直接墨水寫入3D打印工藝，研究團隊制造出了幾種類型的結(jié)構(gòu)——比如一個彎曲的導電裝置，當遇到電流或者熱時就會變直；一個疊起來的支架，遇熱后會展開；還有一個盒子，在遇熱后會打開或關(guān)閉。

科學家們說，這一技術(shù)可以用于醫(yī)療、航空航天（比如陣列式的太陽能電池或者能展開的天線），以及柔性電路和機械設(shè)備等領(lǐng)域。據(jù)悉，這項研究源于LLNL內(nèi)部的一個開發(fā)高性能3D打印碳纖維復合材料的實驗室指導研究與開發(fā)項目。