美國科羅拉多大學博爾德分校的研究人員已成功在其打印技術中加入第四個(ge) 維度，為(wei) 在製造、封裝和生物醫學中應用的自適應複合材料的製造和使用帶來可能。

　　該研究團隊由科羅拉多大學博爾德分校機械工程學院副教授H.傑裏奇領導，他和其合作夥(huo) 伴——來自新加坡科技設計大學的馬丁·L·鄧恩一起，已經開發出4D打印方法，並對其進行了測試。這些研究人員將“形狀記憶”聚合纖維加入傳(chuan) 統3D打印使用的複合材料中，從(cong) 而生產(chan) 出在某一種形狀上的固定對象，而這一形狀稍後會(hui) 轉化為(wei) 一種新的形狀。

　　前科羅拉多大學博爾德分校機械工程學院成員鄧恩稱，“在此工作中，由3D打印創建最初配置，然後由形狀記憶纖維的編程行動創建與(yu) 配置相關(guan) 的時間——4D方麵”。鄧恩對複合材料的力學和物理學研究已超過20餘(yu) 年。

　　4D打印的概念最初由麻省理工學院斯凱勒·蒂比茨於(yu) 2013年4月提出，允許材料“自我組裝”成3D結構。蒂比茨和其團隊將“智能”材料產(chan) 生層與(yu) 一股塑料進行結合，該“智能”材料能在水中實現“自我組裝”。

　　鄧恩表示，“我們(men) 通過創建複合材料推進了這一概念發展，這些複合材料可基於(yu) 一種不同物理機製變形為(wei) 許多不同的複雜形狀。使用形狀記憶聚合物纖維生成複合材料所需的形狀變化的秘密在於(yu) ，如何設計纖維的架構，包括其位置、方向和其他因素。”

　　傑裏奇表示，“最吸引人的事情就是這些形狀在設計階段就被定義(yi) 了，而這些在前幾年是不可能是實現的。”

　　該團隊對複合材料內(nei) 纖維的方向和位置如何確定形狀記憶的影響程度進行了演示，如折疊、卷曲、拉伸或扭曲。這些研究人員也演示了，通過對這些複合材料進行加熱或冷卻來控製這些影響的能力。

　　傑裏奇稱，3D打印技術已經曆了30多年的發展曆程。這項技術近期才發展到此階段，即當目標受到熱和機械推力時，活性纖維可納入複合材料中，以便對其行為(wei) 進行預知控製。

　　這項技術可為(wei) 各種應用帶來令人興(xing) 奮的可能性。傑裏奇表示，太陽能電池或類似產(chan) 品可在功能性設備可很容易地安裝的平麵配置中生產(chan) 。隨後，它將被轉變為(wei) 一個(ge) 緊湊形狀用於(yu) 封裝和運輸。在達到目的地後，該產(chan) 品將會(hui) 被激活以形成一種功能可優(you) 化的不同形狀。　本月早些時候，美國陸軍(jun) 研究辦公室也宣布，他們(men) 已經授予某大學的三位研究人員85.5萬(wan) 美元資金，用於(yu) 開發4D材料，希望將這項技術變為(wei) 現實。對可改變結構的汽車塗料以適應潮濕環境或堿性道路，更好地保護汽車免受腐蝕；或可改變士兵偽(wei) 裝的製服或更有效的防止有毒氣體(ti) 或彈片接觸，一份新聞稿件對這些概念進行了調侃。

　　隨著3D打印技術的逐步成熟，擁有更多可打印的材料和在更大規模內(nei) 的更高分辨率，研究人員應幫助提供一種新方式，以在工程領域創建可逆或可調諧的3D曲麵和實體(ti) ，如用於(yu) 汽車、飛機和天線的複雜形狀複合外殼。