近日，由數學家Dan Raviv博士帶領的研究團隊，在12月18日出版的《Scientific Reports》雜誌上發表了一篇名為(wei) 《主動性打印材料的複雜自我進化變形（Active Printed Materials for Complex Self-Evolving Deformations）》的論文。這篇論文深入探討了4D打印，其中包括“一種新的設計，具有複雜的自我演變結構......能夠隨著時間以及基於(yu) 環境的相互作用不斷進行變化。”

        研究團隊發明的新方法不僅(jin) 能夠讓這種材料隨著時間改變結構，而且能夠精確地讓其變形為(wei) 預設的形狀，並在自動構造後改變屬性和功能。

        值得一提的是，Raviv博士帶領的這支研究團隊的成員是由來自麻省理工學院（MIT）、Stratasys公司和歐特克（Autodesk）公司的人員組成的。其成員包括Dan Raviv、Wei Zhao、Carri McKnelly、Athina Papadopoulou、Achuta Kadambi、Boxin Shi、Shai Hirsch、Daniel Dikovsky、Michael Zyracki、Carlos Olguin、Ramesh Raskar和Skylar Tibbits。Raviv博士是MIT媒體(ti) 實驗室的博士後研究員，他的工作主要是為(wei) 媒體(ti) 實驗室的 Camera Culture Group提供用於(yu) 幾何數據分析的新工具。

Dan Raviv博士

        “最精彩的是未來將有眾(zhong) 多的應用源於(yu) 此項研究工作。這不僅(jin) 僅(jin) 是一個(ge) 很酷的項目或一個(ge) 有趣的解決(jue) 方案，而是可以改變許多人生活的東(dong) 西。”Raviv說。“它將在未來有非常廣泛的應用。”

        4D打印對象能夠響應來自周圍環境中刺激——即自適應增材製造——這可用於(yu) 家用電器，使其對不同的溫度條件作出反應，或者用在服裝外套上，使其能夠感測外部環境的溫度和濕度，並能保持穿著者溫暖或幹燥，這種服裝對於(yu) 沒有生活自理能力的嬰兒(er) 來說尤其有幫助。未來這類產(chan) 品的出現可能會(hui) 導致人類生活質量的大幅改善。

        另外，您可能想象不到的是4D打印在人體(ti) 內(nei) 部植入物方麵也能發揮作用。“如今，研究人員正在打印可植入我們(men) 身體(ti) 的生物相容性部件。”Raviv說。“我們(men) 現在可以生成能夠改變形狀和功能的結構，而且無需外部幹預。”這種部件可以適應人體(ti) 內(nei) 部環境的變化，並相應的改變自己。“我們(men) 要4D打印的部件，如果有必要，可以在人體(ti) 內(nei) 生存一輩子。”Raviv指出。

        為(wei) 了展示其研究成果，研究人員利用兩(liang) 種不同的材料來製造出可展示各種屬性的3D打印結構。據了解，其中包括一種吸水材料——這是Stratasys公司開發的一種特殊材料，到現在為(wei) 止仍然保密——這種材料如果浸入水中，能夠膨脹至原有體(ti) 積的兩(liang) 倍，而在其它時候會(hui) 仍然處於(yu) 剛性狀態，因為(wei) 它是用一種硬塑料製成的。到目前為(wei) 止，他們(men) 已經用這種吸水性材料創建了一個(ge) 15×15英寸的方格，這種方格可變化複雜的幾何形狀。

        目前，這種試驗材料能夠承受幾十次的幹濕循環導致的形狀變化，不過之後會(hui) 失去變形能力。此外，當前的研究團隊把水當成了4D打印對象的主要刺激物，下一步他們(men) 將研究其它刺激源——如光和熱——與(yu) 4D打印對象的相互作用。