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4D打印技術(shù)是指打印智能材料，智能材料結(jié)構(gòu)在3D打印基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自身的結(jié)構(gòu)變化，即由3D打印技術(shù)制造的智能材料結(jié)構(gòu)，在外界環(huán)境激勵(lì)下可以隨時(shí)間產(chǎn)生形狀結(jié)構(gòu)的變化。4D打印技術(shù)相比于3D打印技術(shù)增加的一個(gè)維度是時(shí)間，由3D打印技術(shù)制造的智能材料結(jié)構(gòu)可以隨著時(shí)間進(jìn)行變化，4D打印制造的三維實(shí)體結(jié)構(gòu)不再是靜止的、無(wú)生命的，而是智能的、可以隨外界環(huán)境發(fā)生相應(yīng)變化的。借助4D打印技術(shù)制造出的智能結(jié)構(gòu)，可以發(fā)生由一維或二維結(jié)構(gòu)向三維結(jié)構(gòu)的變化，或者由一種三維結(jié)構(gòu)變形成另一種三維結(jié)構(gòu)。

 Skylar Tibbits提出的4D打印技術(shù)的核心是智能材料和多種材料3D打印技術(shù)，該課題組開(kāi)發(fā)了一種遇水可以發(fā)生膨脹形變(150%)的親水智能材料，利用3D打印技術(shù)將硬質(zhì)的有機(jī)聚合物與親水智能材料同時(shí)打印，二者固化結(jié)合構(gòu)成智能結(jié)構(gòu)。3D打印成型的智能結(jié)構(gòu)在遇水之后，親水智能材料發(fā)生膨脹，帶動(dòng)硬質(zhì)有機(jī)聚合物發(fā)生彎曲變形，當(dāng)硬質(zhì)有機(jī)聚合物遭遇到臨近硬質(zhì)有機(jī)聚合物的阻擋時(shí)，彎曲變形完成，智能結(jié)構(gòu)達(dá)到了新的穩(wěn)態(tài)形狀。該課題組制備了一系列由該4D打印技術(shù)制造的原型，如4D打印出的細(xì)線結(jié)構(gòu)遇水之后可以變?yōu)镸IT形狀，4D打印技術(shù)制造出的平板遇水之后可以變化為立方體盒子（圖8）。

 Q.Ge等在2013年提出利用多種材料3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)4D打印技術(shù)，通過(guò)同時(shí)3D打印形狀記憶聚合物(SMP)纖維和有機(jī)聚合物基體，將形狀聚

合物纖維結(jié)合到有機(jī)聚合物基體中，制造出的智能材料結(jié)構(gòu)隨時(shí)間可發(fā)生形狀結(jié)構(gòu)變化。4D打印技術(shù)首先采用多種材料3D打印技術(shù)，利用噴頭將聚合物液滴噴射到工作平臺(tái)上，利用刮板將噴射的液滴刮平，之后用紫外光進(jìn)行固化，逐點(diǎn)累加固化成型一層結(jié)構(gòu)之后工作平臺(tái)下移一層的高度，逐層固化實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)的制造，3D打印制造出的智能結(jié)構(gòu)由形狀記憶聚合物纖維和有機(jī)聚合物基體組成（圖9）。

 該4D打印技術(shù)采用同時(shí)3D打印SMP纖維和有機(jī)聚合物基體材料，打印成型的智能結(jié)構(gòu)具有形狀記憶效應(yīng)。若將該智能結(jié)構(gòu)與另一有機(jī)聚合

物材料層結(jié)合構(gòu)成雙層結(jié)構(gòu)，通過(guò)溫度的變化可實(shí)現(xiàn)彎曲變形和初始形狀之間的轉(zhuǎn)化，而且通過(guò)改變SMP纖維的方向角度可以改變智能結(jié)構(gòu)的彎曲變形幅度，從而控制智能結(jié)構(gòu)的變形（圖10）。

 未完待續(xù)；