3D打印方兴未艾，4D打印又来了

　　原标题：陕西省科学技术协会科普宣传专栏 3D打印方兴未艾，4D打印又来了

　　张梅

　　当今科学技术的发展，令人惊讶不已。这几年当我们正在为3D打印惊呼的时候，却冒出来一种更加令人激动的4D打印。今天带大家一起来看看什么是4D打印。

　　4D打印如何打印

　　2013年2月25日，在美国加州举办的TED2013大会上，美国麻省理工学院的斯凯拉·蒂比茨展示了4D打印技术，但是当时并没有引起人们的注意。后经美国《外交》杂志介绍后，才让人们关注起来。

　　所谓的4D打印，准确地说是一种能够自动变形的材料，只需特定条件（如温度、湿度等），不需要连接任何复杂的设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。

　　4D打印依赖具有记忆功能的智慧材料，让打印物在打印完成之后具有自我变形的能力。智慧材料是一种能感知外部刺激，并能够通过判断而进行自我变形、组装的新型功能材料，要求具有传感功能、反馈功能、响应功能、自我变形能力等等。

　　例如，未来利用4D打印技术打印出来的衣服最初可能只是一块布，在条件适当的时候，这块布就能够自己变成衣服。4D打印就像梦幻一样，在理想状况下未来的很多东西将不需要工厂生产，而是依靠打印机打印。

　　4D打印前景广阔

　　4D打印直接将设计内置到材料当中，让材料如机器般“自动”创造，将改变社会生产方式。未来，有望应用于医疗健康、建筑、服装、智能机器人等各个领域，不过距离大规模应用还很遥远。

　　2014年，美国“神经系统”（Nervous System）设计工作室利用3D打印技术制成世界上首件4D打印连衣裙。这件4D连衣裙通过3316个连接点把2279个打印块连在一起。整件裙子耗费约1.85万元人民币、用时48小时制成，穿在人体上的衣服会自动适应环境。“神经系统”创意主管杰茜卡·罗森克兰茨说，4D打印或许将成为未来时装发展方向。

　　2016年，美国麻省理工学院和新加坡科技与设计大学的研究人员开发出了一种新的4D打印技术，可以让打印出来的物体在几秒钟之内，由一种形状自动转变成另外一种形状。他们打印的小型埃菲尔铁塔在常温下是弯曲的，但是在稍微受热之后，几秒钟之内就立了起来。

　　今年，美国麻省理工的“有形媒介小组”用4D打印技术制作出了“可变形”意大利面。面一开始是扁平的，但放入热水后，便可以自动变形，最终变成花朵的形状，或是许多小的部分。这种面里添加了两层密度不同的明胶膜。它们吸水后会发生不同程度的膨胀，从而令面发生弯曲。

　　4D打印在陕西

　　今年6月6日，西京医院宣布该院与西安交通大学联手研发的4D打印乳房重建术获得成功，为世界首例。去年8月，27岁的乳腺癌患者，在西京医院接受计算机辅助4D打印生物可降解材料填充物乳房重建手术。今年6月6日，经医生检查发现其重建的乳房外形良好，植入的生物可降解材料填充物与自体组织相容性良好，填充物中已生长出三分之二的自体纤维血管组织。

　　去年9月，西京医院采用4D打印技术制备的可降解气管外支架，成功救治一名患有复杂先天性心脏病合并严重气管狭窄的婴儿，在国际上尚属首次。在心血管根治手术顺利完成后，将4D打印生物可降解气管外支架置于婴儿狭窄器官外部，对狭窄软化气管进行悬吊、保护。患儿术后当天就拔除了气管插管，术后第5天B超及胸部CT检查，心脏畸形完全矫治，狭窄气管恢复良好，术后10天患儿顺利出院。

　　去年3月，唐都医院为一名患者量身制作了4D打印气管外支架。两年前，吴女士走路上缓坡都会感到胸闷，气促加重，检查结果为支气管内膜结核。经过多名医生研究后，为患者量身制作了4D打印气管外支架。医生用4D打印的气管外支架包裹住软化的气管，然后将气管和支架缝合固定，从而使塌陷的气管被外支架吊起，狭窄的气道被疏通，手术获得成功。（素材来源陕西科技情报和媒体报道）