遇熱會變形，科學家發現新型4D列印材料

能在遇熱後數秒內變形的物體向我們展示了一種新奇的4D列印技術，

該技術將來可用於製造在手術過程中自動展開的醫療設備。

美國喬治亞理工大學（Georgia Institute of Technology）教授Jerry Qi稱，該技術大大簡化了“教”3D列印材料受到觸發之後變形的過程。他說：“以前我們必須在3D列印結束後訓練材料並進行編碼，而這種新技術能在印表機內完成所有編碼。”

研究人員在3D列印結構中結合了兩種材料以達到理想的變形效果。一種是鎖住觸發變形所需能量的軟材料，

但在寒冷狀態下，軟聚合物中的能量儲存在另一種像玻璃一樣的硬材料內。但這種硬材料遇熱會變軟，把控制權讓給軟材料。軟材料能記住第二種形狀，在受熱時自動恢復。

此前的4D列印技術製造出的材料短暫變形後就會恢復原狀。而這項新研究中，研究人員採用了會在50℃左右變形的材料，通過改造這種硬材料的特性，研究人員還能控制讓材料變形的溫度。

該技術能廣泛應用於生物醫藥設備、3D電子器件和消費品。

比如電子元件可以先以平面形式列印，組裝後自動變形為3D形態。這種技術還給產品產品設計提供了新模式，一開始設計零件時就可以賦予它們多種配置。支架等醫療設備也可以用這種技術製造。4D支架進血管後會受體溫觸發會自動展開。而現在醫生必須在手術時手動撐開支架。

研究人員表示，這種新技術比依賴水凝膠的方法更適合實際應用。

新技術製造出的物體能在10秒內完全變形，而幾年前出現的水凝膠材料完全變形卻需要約7分鐘。

水凝膠4D列印依賴于水凝膠和非溶脹聚合物細絲的結合。浸入水中時，水凝膠膨脹，迫使聚合物細絲變形。這種材料靠吸水變形，但過程相對較慢，物體結構龐大時更是如此。