4D打印（4D printing）這個(ge) 概念，最早是由麻省理工學院（MIT）Skylar Tibbits在2013年的一次TED大會(hui) 的演講中提出來的。指的是一種可以通過預先設定的程序或步驟進行自我組裝，形成3D結構的材料。迄今為(wei) 止，我們(men) 已經看到了一些具有簡單自我改變能力的4D對象。

然而近日，來自佐治亞(ya) 理工學院（ Georgia Institute of Technology）和新加坡技術和設計大學（SUTD）的科學家們(men) 將這一處於(yu) 起步階段的技術研究向前推進了一大步，他們(men) 開發出了一種新的4D技術，該技術隻需一種刺激即可實現創建複雜的自我折疊結構。而且這種具有4D能力的部件可以由幾種具有形狀記憶能力的智能材料組成，每種材料對熱的反應都稍有不同。當這種4D部件暴露於(yu) 單一來源的熱輻射之下時，會(hui) 發生精確和具有先後時間順序的移動，並生成三維結構，與(yu) 此同時各個(ge) 部分之間並不會(hui) 產(chan) 生碰撞或衝(chong) 突。

“以前的研究努力主要集中在將多個(ge) 加熱器分別放在特定區域，然後控製各個(ge) 加熱器的接通和斷開時間，從(cong) 而使對象按順序產(chan) 生形變。這種早期方法基本上自始至終都需要控製對整個(ge) 對象熱量的施加，十分複雜。我們(men) 對這種方法進行了改進，使它在更容易實現的具有均勻溫度的空間裏發生，然後利用不同材料的能力，通過分子設計內(nei) 部控製其形狀改變速度。”佐治亞(ya) 理工學院的Jerry Qi教授稱。

這個(ge) 測試對象是研究團隊用智能形狀記憶聚合物（SMPs）打印而成的，這種SMP材料經過了分子層麵的編程，一開始是一種形狀，但是一旦被施加一個(ge) 單一的熱源，即可自動變形為(wei) 第二種特定的形狀。在這個(ge) 實驗中，研究團隊將多個(ge) 材料一起3D打印，創造出一種複雜自組裝的可控序列。而且研究人員巧妙利用了不同SMP材料對於(yu) 溫水的反應差別，使得各個(ge) 部分的動作按順序進行，不至於(yu) 互相碰撞。

佐治亞(ya) 理工學院的博士後Yiqi Mao托著的就是用形狀記憶聚合物3D打印的可自組裝4D結構

除了這個(ge) 自組裝的盒子之外，研究人員還創建了一個(ge) 有趣的裝置，它一開始是一個(ge) 扁平的帶子，在變形之後一端卷了起來，然後將自己穿入了一個(ge) 鎖孔。據了解，該4D技術可以同時將多達10個(ge) 不同的材料融入3D結構。研究小組目前正在結合SMP材料進行實驗，希望能夠製造出類似於(yu) 軟機器人能夠在三維空間連續自主移動的4D對象。

該研究團隊成員包括論文的共同作者：Martin L. Dunn, H. Jerry Qi, Yiqi Mao以及另外來自佐治亞(ya) 理工研究人員Kai Yu、Michael Isakov和Jiangtao Wu。這個(ge) 項目的研究資金來自美國空軍(jun) 辦公室、美國國家科學基金會(hui) 和新加坡國立研究基金會(hui) （通過SUTD）。

研究人員們(men) 認為(wei) ，這項技術可以用於(yu) 製造開發那些初始狀態像板材一樣便於(yu) 運輸和儲(chu) 藏，但是在使用時又轉化為(wei) 另一種功能狀態的產(chan) 品。甚至可以用於(yu) 一些複雜的多用途無人機，這種無人機可以根據需要變形為(wei) 陸上或海上的裝置，簡單地說，就是變形金剛與(yu) 之相比都弱爆了。