能够让打印物活过来的4D打印技术

正如智能穿戴一夜之间从科幻片走入现实，能够让打印物 活 过来的技术，有望在不久的将来改变我们的生活。

近日，由美国 神经系统 设计工作室打造的全球首件4D 打印连衣裙问世。这件衣服最大的特点在于，它可以自动适应环境，即便在运动中也会时刻贴合穿戴者的身体。

4D打印比 D 打印多的一个 D 即时间维度，4D 打印物不再是静止的，而是智能和随时间变化的。 西安交通大学机械工程学院教授李涤尘说，未来，4D打印技术有望利用于生物医疗器械、智能机器人等各个领域，不过，目前离大规模应用还很遥远。超越的 炫 技

在两年前的美国TED 大会上，计算机科学家斯凯拉 迪比茨首次通过视频向外界展示了魔术般的4D 打印技术 一根奇特材质的小棍扔到水里后，慢慢扭曲变形成麻省理工学院的缩写字母 MIT 。

斯凯拉 迪比茨称，这一新技术的灵感来自于生物的自我复制，他相信机器和建筑很快也能够自我组装、复制以及修复，因为这是自然系统的内在能力。

看似很玄妙的4D 打印技术其实并不神秘。按照李涤尘的解释，4D 打印就是 D 打印技术与智能材料性能的结合，即智能材料结构在 D 打印的基础上，通过外界环境的刺激，随着时间实现自身的结构变化。

在李涤尘看来，4D 打印领域的进步将更多地依赖材料本身，而非打印技术。另外，并不是说任意材料都可以被 激活 ，而是需要具有模仿生物体的自增值性、自修复性、自诊断性和环境适应性等的智能材料才行。

据介绍，4D 打印所需要的智能材料一般包括电活性聚合物、形状记忆材料、压电材料、电磁流变体、磁致伸缩材料等。

4D 打印除了对打印材料要求较高以外，还需要具备另一项非常关键的因素，那就是要有触发自我组装的 催化剂 。这一 催化剂 不一定是水，根据不同的打印材料，也有可能是光、热、声音、震动、气体，甚至是电子。

或许要不了多久，利用4D 打印技术，科幻电影中的场景就会逼真地发生在我们身边：一根拐杖在下雨的时候就变成了雨伞；房屋建筑可以自动 长 出屋顶、承重墙。生物医疗领域或成主秀场

借助4D 打印技术制造出的智能结构，可以发生由一维或二维结构向三维结构的变化，或者由一种三维结构变形成另一种三维结构。这种结构的随意变化也给4D 打印技术的应用带来无穷的畅想，而生物医疗领域最有可能成为该炫技的主秀场。

麻省理工学院数学家丹雷维夫曾表示，4D 打印有利于新型医疗植入物的发明。比如心脏支架，如果采用4D 打印技术制造，将不再需要给病人做开胸手术，可通过血液循环系统注射入携带设计方案的智能材料，到达心脏指定部位后自我组装成支架。

如今，深圳光华伟业实业有限公司就正在与合作伙伴共同开发带有记忆功能的生物心脏支架。该公司董事长杨义浒表示，他们将对带有记忆功能的材料进行精确控制，使之在一定的外部条件（比如温度、压力）下，恢复预设的形态。

此外，多自由度操作臂是微创技术未来发展的研究难点。李涤尘表示，他们正在自主研发智能材料，并通过4D 打印技术应用于多自由度操作臂的制造研究中。

不过，4D 打印技术即便在大洋彼岸的美国也仅仅处于 实验室 阶段，在实现以上种种畅想之前，仍有许多瓶颈需要突破。

北京隆源自动成型系统有限公司总经理冯涛表示，目前4D 打印技术主要有两个短板，一是打印机的规模太小，且缺少高精度、可靠性较高的打印机；二是人才储备短缺，全国从事 D 技术的主要研究人员还不到100人，具备4D 打印技能的人员就更少了。

与此同时，加工工艺、材料设计、装备制造等技术水平也都是制约4D 打印技术发展的主要障碍。