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       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維度，為在制造、封裝和生物醫(yī)學中應用的自適應復合材料的制造和使用帶來可能。

　　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.杰里奇領導，他和其合作伙伴——來自新加坡科技設計大學的馬丁·L·鄧恩一起，已經開發(fā)出4D打印方法，并對其進行了測試。這些研究人員將“形狀記憶”聚合纖維加入傳統(tǒng)3D打印使用的復合材料中，從而生產出在某一種形狀上的固定對象，而這一形狀稍后會轉化為一種新的形狀。

　　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(chuàng)建最初配置，然后由形狀記憶纖維的編程行動創(chuàng)建與配置相關的時間——4D方面”。鄧恩對復合材料的力學和物理學研究已超過20余年。

　　4D打印的概念最初由麻省理工學院斯凱勒·蒂比茨于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”材料產生層與一股塑料進行結合，該“智能”材料能在水中實現(xiàn)“自我組裝”。

　　鄧恩表示，“我們通過創(chuàng)建復合材料推進了這一概念發(fā)展，這些復合材料可基于一種不同物理機制變形為許多不同的復雜形狀。使用形狀記憶聚合物纖維生成復合材料所需的形狀變化的秘密在于，如何設計纖維的架構，包括其位置、方向和其他因素。”

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

　　該團隊對復合材料內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，通過對這些復合材料進行加熱或冷卻來控制這些影響的能力。

　　杰里奇稱，3D打印技術已經歷了30多年的發(fā)展歷程。這項技術近期才發(fā)展到此階段，即當目標受到熱和機械推力時，活性纖維可納入復合材料中，以便對其行為進行預知控制。

　　這項技術可為各種應用帶來令人興奮的可能性。杰里奇表示，太陽能電池或類似產品可在功能性設備可很容易地安裝的平面配置中生產。隨后，它將被轉變?yōu)橐粋€緊湊形狀用于封裝和運輸。在達到目的地后，該產品將會被激活以形成一種功能可優(yōu)化的不同形狀?！”驹略缧r候，美國陸軍研究辦公室也宣布，他們已經授予某大學的三位研究人員85.5萬美元資金，用于開發(fā)4D材料，希望將這項技術變?yōu)楝F(xiàn)實。對可改變結構的汽車涂料以適應潮濕環(huán)境或堿性道路，更好地保護汽車免受腐蝕；或可改變士兵偽裝的制服或更有效的防止有毒氣體或彈片接觸，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(guī)模內的更高分辨率，研究人員應幫助提供一種新方式，以在工程領域創(chuàng)建可逆或可調諧的3D曲面和實體，如用于汽車、飛機和天線的復雜形狀復合外殼。