所謂4D打印技術，就是在3D打印的基礎上增加一個(ge) “時間”的緯度。所有物體(ti) 都因時間而存在，物體(ti) 形狀改變也需要時間。3D打印是預先建模再打印出成品，而4D打印的邏輯，是把產(chan) 品設計通過3D打印機嵌入可以變形的智能材料中，在特定時間或激活條件下，無需人為(wei) 幹預，也不用通電，便可按照事先的設計進行自我組裝。4D打印是一個(ge) 動態過程，它的創新在於(yu) “變”。

　　28歲的建築設計師、計算機科學家斯凱拉·蒂比茨是4D打印研究項目的負責人，他在麻省理工學院的自我組裝實驗室有一個(ge) 750升的大魚缸，足以養(yang) 活一頭鯊魚。他發明的4D打印機目前還隻能在水裏工作。據蒂比茨介紹，4D打印技術背後的核心是自我組裝技術，而這項技術已經在納米級上應用多年。“自我折疊的蛋白質的確很酷，但如果把這項技術應用於(yu) 建造大橋和高樓，那會(hui) 是怎樣?”

　　蒂比茨先是在生物分子學教授亞(ya) 瑟·奧爾森的指導下，通過3D打印技術配合嵌入式磁鐵，設計了一組可以自我組裝的零件，隻需用力晃動燒杯，杯中的零件就像有了意識一樣，自動組裝成一個(ge) 脊髓灰質炎病毒的3D模型。這個(ge) 實驗證明了4D打印技術的可行性，但是搖晃燒杯實在是太耗費體(ti) 力了。

　　幾個(ge) 月後，蒂比茨見到了世界最大的3D打印機生產(chan) 商Stratasys公司的項目負責人，他們(men) 剛剛發明了一種可以在水裏變形的高分子聚合材料。這種新材料一旦接觸到水，可以延展到自身長度的兩(liang) 倍。借助設計軟件，蒂比茨將可延展和不可延展的兩(liang) 種材料混合打印到一縷線中，隻要將這縷線放入熱水中，用不了多久就可以彎曲變形，構成麻省理工學院的縮寫(xie) “MIT”。在第二次實驗中，他又加入了更複雜的算法和設計，使得放入水中的線彎曲成立方體(ti) ，展現出3D的效果。

　　對於(yu) 蒂比茨來說，這項實驗取得了重大突破。設想這項技術應用到地下排水係統，4D打印機可以建造出收縮自如的排水管道。當颶風來臨(lin) 時，管道可以變得更大利於(yu) 排水，當洪峰過去後，管道又縮回原來的大小。不僅(jin) 如此，這些管道還可以根據需要彎曲、扭動、變形，而不用擔心破裂。在地質災害頻發的地區，這種管道甚至可以自我組裝和修複。

　　蒂比茨同時也表示，目前4D打印技術有兩(liang) 個(ge) 瓶頸，一個(ge) 是還沒有找到合適的智能材料。所謂智能材料，是一種能感知外部刺激，能夠判斷並進行適當處理的新型功能材料，具有傳(chuan) 感功能、反饋功能、信息識別與(yu) 積累功能、響應功能、自我診斷能力、自我修複能力和超強適應能力。目前4D打印技術使用的材料隻能感應水的刺激，但希望將來能找到可以感受光、聲、熱甚至時間的新型智能材料。另一個(ge) 瓶頸是打印機的規模太小。如果想打印大型工程，必須使用大型材料，要有高精度且可靠性較高的打印機，但目前來看，這種打印機的造價(jia) 太高。

　　據蒂比茨和他的團隊介紹，目前的4D打印機隻能打印條狀物體(ti) ，實現一維到二維，一維到三維的變化，今後他們(men) 要設計打印出片狀物體(ti) 、然後是立體(ti) 物體(ti) ，實現二維到三維，三維到更複雜結構的變化。可以想象，在4D打印的時代，產(chan) 品將變得更加智能化和人性化，空間站和衛星將能實現自我組裝和自我修複，危險地區的工程將不再需要人的參與(yu) ，橋梁、水壩、公路、房屋……一切都將按照設計自行建造。《變形金剛》裏的場景將不再隻是銀幕上的幻想，可變形的汽車將更加安全、方便、可靠。人們(men) 隻需坐在電腦旁，根據自己的想法和需要，設計出適合自己的產(chan) 品，然後輕點一下“打印”便大功告成。

　　聽起來不可思議。事實上，3D打印機從(cong) 構想到廣泛應用於(yu) 生產(chan) 、生活中隻用了20年的時間。在科技高速發展的今天，我們(men) 完全有理由相信，在不遠的將來，4D打印成為(wei) 一種可能。