4d打印材料可以像木头一样硬，也可以像海绵一样软

想象一下，智能材料可以从像木头一样坚硬变成像海绵一样柔软，还可以改变形状。

罗格斯大学新布伦瑞克分校(Rutgers University-New Brunswick)的工程师们发明了一种4D打印的柔性轻质材料，这种材料可以更好地减震、变形飞机或无人机机翼、柔性机器人和微型植入式生物医学设备。他们的研究发表在《材料视野》杂志上。

3D打印，也被称为增材制造，通过一层一层的建造，将数字蓝图转化为实物。4D打印技术就是基于这项技术，但有一个很大的不同:它使用特殊的材料和复杂的设计来打印物体，这些物体的形状会随着环境条件的变化而改变，比如温度作为一个触发器，资深作者、机械和航空航天工程系助理教授豪恩·李(Howon Lee)说。时间是第四个维度，允许他们变形成一个新的形状。

李开复说:“我们相信，材料科学、力学和3D打印的这种前所未有的相互作用，将创造出一条通往一系列令人兴奋的应用的新途径，这些应用将改善技术、健康、安全和生活质量。”

工程师们创造了一种新的“超材料”——一种被设计成具有自然界所没有的不寻常和反直觉特性的材料。超材料这个词来源于希腊语“meta”，意思是“更高”或“更高”。

以前，一旦超材料被制造出来，其形状和性能都是不可逆的。但是罗格斯大学的工程师们可以通过加热来调整他们的塑料类材料，所以当它们受到冲击时，它们会保持刚性，或者变得像海绵一样柔软来吸收冲击。

在室温(73华氏度)到194华氏度之间，刚度可以调整100倍以上，从而极大地控制减震。这些材料可以根据多种用途进行重塑。它们可以暂时转变成任何变形的形状，然后在加热时根据需要恢复到原来的形状。

这段YouTube视频展示了3d打印的智能材料如何从僵硬变成柔软，还能改变形状。陈阳/罗格斯大学-新布伦瑞克分校

这种材料可以用于飞机或无人机机翼，改变机翼形状以提高性能，也可以用于轻型结构，这些结构可以在太空发射时折叠起来，在太空中改造成更大的结构，比如太阳能电池板。

受章鱼启发，由柔软、灵活和橡胶材料制成的软机器人可以根据所处的环境和手头的任务，拥有可变的灵活性或刚度。李说，为诊断或治疗而植入或植入人体的微型设备可以暂时变得柔软灵活，以达到微创和更少的痛苦。

该研究的主要作者是李开复实验室的博士生陈阳。合著者包括Manish Boorugu, Andrew Dopp, Jie Ren, Raymond Martin和Daehoon Han，他们都是罗格斯大学现在或以前的学生，以及高丽大学的Wonjoon Choi教授。