3D打印增添又一维度

编译 高斯寒

智能材料早已成为我们日常生活的一部分。比如：新奇的马克杯拥有热致变色涂层，当它装有热饮时会改变颜色；光致变色的感光镜片在烈日当空时会变成深色；一次性尿布和经期用品中的水凝胶能溶胀并吸收大量液体。但这些应用仅仅是冰山一角，智能材料（它们能感知到周围环境的信息，再做出相应的行为）被预测在未来能实现更多功能。

根据一份英国皇家学会的近期报告，正在研发中的智能材料包括应对湿度改变多孔性的窗玻璃、能适应环境条件的衣物和自修复混凝土等。报告的作者这样描述它：“‘有生命’的材料最终能对生活的各个方面产生翻天覆地的影响。”

智能材料的关键在于其并非由精密复杂的电子器件和机器人构成的自主系统。因此相应地，能够感知刺激再做出适当响应的能力需要被预先编制于单种材料的设计中。

打印未来

智能材料在发挥其全部潜能之前，需要跃过许多障碍，其中包括如何以最佳的方式制造。在过去的十余年间，越来越多的科研人员一直在探索3D打印机在此用途上的潜力。

用3D打印机来制造智能材料被称为4D打印，这个术语由美国麻省理工学院的建筑师和计算机科学家斯凯拉•蒂比茨（Skylar Tibbits）在2013年的一次TED演讲中首次提出。“第四维度是时间，”蒂比茨告诉《化学世界》，“我们利用3D打印生产会随时间而改变的东西——它们会重组、进化、适应，拥有能动性。”

将3D打印机用于制造智能材料与一般材料相似，有许多相同的优点，一个是实现材料个性化、定制化，另一个是有机会制造出几类用其他任何方法都难以生产的材料。……