3D列印方興未艾，4D列印又來了

　　原標題：陜西省科學技術協會科普宣傳專欄 3D列印方興未艾，4D列印又來了

　　張梅

　　當今科學技術的發展，令人驚訝不已。這幾年當我們正在為3D列印驚呼的時候，卻冒出來一種更加令人激動的4D列印。今天帶大家一起來看看什麼是4D列印。

　　4D列印如何列印

　　2013年2月25日，在美國加州舉辦的TED2013大會上，美國麻省理工學院的斯凱拉·蒂比茨展示了4D列印技術，但是當時並沒有引起人們的注意。後經美國《外交》雜誌介紹後，才讓人們關注起來。

　　所謂的4D列印，準確地説是一種能夠自動變形的材料，只需特定條件（如溫度、濕度等），不需要連接任何複雜的設備，就能按照産品設計自動折疊成相應的形狀。

　　4D列印依賴具有記憶功能的智慧材料，讓列印物在列印完成之後具有自我變形的能力。智慧材料是一種能感知外部刺激，並能夠通過判斷而進行自我變形、組裝的新型功能材料，要求具有傳感功能、反饋功能、響應功能、自我變形能力等等。

　　例如，未來利用4D列印技術列印出來的衣服最初可能只是一塊布，在條件適當的時候，這塊布就能夠自己變成衣服。4D列印就像夢幻一樣，在理想狀況下未來的很多東西將不需要工廠生産，而是依靠印表機列印。

　　4D列印前景廣闊

　　4D列印直接將設計內置到材料當中，讓材料如機器般“自動”創造，將改變社會生産方式。未來，有望應用於醫療健康、建築、服裝、智慧機器人等各個領域，不過距離大規模應用還很遙遠。

　　2014年，美國“神經系統”（Nervous System）設計工作室利用3D列印技術製成世界上首件4D列印連衣裙。這件4D連衣裙通過3316個連接點把2279個列印塊連在一起。整件裙子耗費約1.85萬元人民幣、用時48小時製成，穿在人體上的衣服會自動適應環境。“神經系統”創意主管傑茜卡·羅森克蘭茨説，4D列印或許將成為未來時裝發展方向。

　　2016年，美國麻省理工學院和新加坡科技與設計大學的研究人員開發出了一種新的4D列印技術，可以讓列印出來的物體在幾秒鐘之內，由一種形狀自動轉變成另外一種形狀。他們列印的小型埃菲爾鐵塔在常溫下是彎曲的，但是在稍微受熱之後，幾秒鐘之內就立了起來。

　　今年，美國麻省理工的“有形媒介小組”用4D列印技術製作出了“可變形”意大利面。面一開始是扁平的，但放入熱水後，便可以自動變形，最終變成花朵的形狀，或是許多小的部分。這種面裏添加了兩層密度不同的明膠膜。它們吸水後會發生不同程度的膨脹，從而令面發生彎曲。

　　4D列印在陜西

　　今年6月6日，西京醫院宣佈該院與西安交通大學聯手研發的4D列印乳房重建術獲得成功，為世界首例。去年8月，27歲的乳腺癌患者，在西京醫院接受計算機輔助4D列印生物可降解材料填充物乳房重建手術。今年6月6日，經醫生檢查發現其重建的乳房外形良好，植入的生物可降解材料填充物與自體組織相容性良好，填充物中已生長出三分之二的自體纖維血管組織。

　　去年9月，西京醫院採用4D列印技術製備的可降解氣管外支架，成功救治一名患有複雜先天性心臟病合併嚴重氣管狹窄的嬰兒，在國際上尚屬首次。在心血管根治手術順利完成後，將4D列印生物可降解氣管外支架置於嬰兒狹窄器官外部，對狹窄軟化氣管進行懸吊、保護。患兒術後當天就拔除了氣管插管，術後第5天B超及胸部CT檢查，心臟畸形完全矯治，狹窄氣管恢復良好，術後10天患兒順利出院。

　　去年3月，唐都醫院為一名患者量身製作了4D列印氣管外支架。兩年前，吳女士走路上緩坡都會感到胸悶，氣促加重，檢查結果為支氣管內膜結核。經過多名醫生研究後，為患者量身製作了4D列印氣管外支架。醫生用4D列印的氣管外支架包裹住軟化的氣管，然後將氣管和支架縫合固定，從而使塌陷的氣管被外支架吊起，狹窄的氣道被疏通，手術獲得成功。（素材來源陜西科技情報和媒體報道）