3d打印所蘊含的“4d”打印潛力

材料牛注：3D打印方興未艾，科學家已經開始研究 4D打印了。以3D打印為基礎的4D打印，將為化學，材料和生物等領域帶來新的變革。

3D打印控制的是打印材料的三維位置，美國科學家通過一種控制打印材料化學成份的技術，使3D打印增加了一個維度。

隨著3D打印系統逐漸成為主流，研發出能突破3D打印限制的平臺正越來越有意義。理想情況下，這種平臺應該能夠同時打印不同種類的聚合物材料，并且能分別控制各種材料的位置，同時能夠與精巧的有機生物活性材料相容。

由Adam Braunschweig率領的一個邁阿密大學的團隊就設計出這樣一個系統來，該系統首次使用完全在溶液中成型的反應。它結合使用了1cm2 的平行尖端陣列，微流控技術以及光化學聚合來在玻璃表面上合成刷狀聚合物。該過程只需幾步來進行，并且不需要高能粒子束就能實現亞微米級的分辨率。

聚合反應所需的原料（單體、光引發劑以及溶劑）會流入一個微流控制格中，該微流控制格與一個由尖端構成的陣列相配合。每個陣列有大概15000個聚二甲基硅氧烷錐狀尖端以80μm的間隔排列，將光聚焦其上。當光引發反應，下層表面上的的刷狀聚合物成型。要改變聚合物的成份，只需要把這些尖端移開，將新的單體溶液加入清洗過的格子中即可。尖端的位置控制打印材料的位置，曝光時間決定聚合度，從而決定高度，單體種類決定化學組成。

Braunschweig認為他們的4D打印技術具有巨大的前景，可以應用在包括基因芯片，蛋白質陣列以及刺激響應膜等領域。他們的終極目標是復制出細胞膜那樣具有復雜結構及化學功能的大面積生物膜。“盡管還有很長的路要走，但那是我們的工作的動機所在。”

Ryan Chiechi，荷蘭格羅寧根大學一個納米加工研究團隊的領頭人，強調了這項工作的意義：“它使得局部控制相鄰的聚合物打印材料與例如微流控制格之間的相互作用成為可能，我們剛剛開始理解表面化學和基底拓撲結構對格子性能產生顯著影響的方式。”

原文參考地址：3D printing enters the next dimension

感謝材料人編輯部陳祥榮提供素材