苏黎世科学家开发出能承重的4D打印结构

据悉，苏黎世联邦理工大学（ETHZ）工程设计与计算实验室的研究人员成功开发出一种4D打印结构，它能以一种完全受控的方式来改变自身形状，从而使得研究人员能指导材料的反应。这些结构也能承受重量。

ETHZ团队率先开发出这种能承重的4D打印结构。研究人员开发了一种致动元件，可刺激4D打印结构或缩回或延展。随后这些元素被组合在一起，以创建更复杂的结构。由于结构一次只能采取缩回和延展中的一种状态，研究人员可以预测结构的稳定三维形式。这也使得结构能采取多种稳定形式。通过使用自己开发的模拟软件，研究人员能预测结构将要采取的形状，以及对应所需要的刺激。

研究人员用一台多材料3D打印机和两种材料来打印这些结构。材料之一是一种刚性聚合物，构成了结构的大部分；另一种是一种柔性弹性聚合物，构成了结构的移动部分。整个结构是一次性打印出来的。

“4D打印有几个优点，”研究人员说，“一次性打印出一个带有刚性和弹性部分的平面初始形状是非常高效的。直接生产3D物体或用不同的部件组装成3D物体要复杂得多，并且更耗时。”

此外，4D打印还有运输上的优势。运输时它们呈平面状态，节省了空间和装载难度，一旦到达目的地，它们就扩展成预先设计好的3D形状。4D打印技术常应用于航空航天领域，但ETHZ研究人员也在寻找新的应用，如可以打开和关闭的阀门，或医用支架。

目前虽然研究人员正在手工操纵这些结构，但他们正在研究一种能让结构对温度作出反应的技术。他们还在研究气动管或膨胀材料，这些材料可以让结构对湿度作出反应。