研发出革命性的可逆4-D打印技术

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想象一下，你的窗帘不需要动一根手指就能自动拉开或拉开。可逆的4-D打印技术可以使这些“智能窗帘”成为现实，无需使用任何传感器或电子设备，而是依靠一天中不断变化的热量水平来改变窗帘的形状。

四维打印本质上指的是3d打印物体随时间变化形状的能力，例如，在可逆性方面，物体可以恢复到原来的形状。然而，要把它变回原来的形状通常需要手动拉伸或拉物体，这是很费力和耗时的。

近年来，可逆4-D打印的研究取得了一些成功的突破，即物体在不需要人工干预的情况下可以恢复到原来的形状。实现可逆的4-D打印通常需要使用水凝胶作为刺激。由于水凝胶缺乏机械强度，因此在承重应用中存在一定的局限性。与此同时，其他研究工作使用不同的材料层作为水凝胶的替代品，这只会使可逆驱动的过程更加繁琐。

为了应对这些挑战，新加坡科技设计大学的研究人员与南洋理工大学合作开发了不需要水凝胶或人机交互的可逆4-D打印。他们的论文发表在《工程学》杂志上。

这项研究工作只使用了两种材料，VeroWhitePlus和TangoBlackPlus，与水凝胶相比，这两种材料更容易获得，也更适合在3d polyjet打印机上打印。研究人员还在他们的论文中证明，材料能够保持相当大的机械强度在驱动期间和之后。

用乙醇对弹性体进行溶胀，代替水凝胶的溶胀作用，对过渡材料产生应力。当加热时，过渡材料会改变其形状为第二形状。当乙醇从弹性体中干燥出来后，加热过渡材料再次恢复其原来的形状，因为弹性体由于干燥后储存的弹性能将过渡材料拉回。

弹性体在这一过程中起着双重作用，在规划阶段诱导应力，在恢复阶段储存材料的弹性能。当材料恢复到原来的形状时，这个过程也被证明比人工拉伸或施加压力更精确。虽然这一方法仍处于起步阶段，但这一突破性的发展可能会在将来提供更多的机制和更多的材料用于印刷时提供广泛的应用。

“虽然可逆的4-D打印本身是一个伟大的进步，能够使用更强大的材料，同时确保在形状变化期间更精确的逆转是革命性的，因为它允许我们生产复杂的结构，不容易通过传统的制造实现。”依靠环境条件而不是电力，它代表了不同行业的游戏规则改变者，完全改变了我们设计、创造、包装和运输产品的方式。”