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超越3D,4D打印从民用到军用的追求
发布:Iron_MAN10   时间:2019/2/28 16:21:19   阅读:243 
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一个普通的背包,可在海水中变成救生艇、在野外露营时变成帐篷;一根普通的排水管道,可根据水流量膨胀或收缩、在破裂时自我修复;一个普通的沙发,可随着就坐客人的高矮胖瘦调整形状……曾经出现在哆啦A梦四维空间袋里的神奇事物,正随着4D打印这一技术的出现与发展,一一成为现实。
 
 
制图:苏延强

从“3”到“4”的突破

当前,3D打印风光无限,咋又出了个4D打印?#38752;瓷先?#21518;者就比前者多个“1”,其实是多了时间维?#21462;?D打印是在3D打印的技术基础上,通过事先设定好形状记忆纤维的变化,让产品外形随着时间而产生改变。这就意味着,4D打印出来的东西,不再只以固定的形态存在,而是可根据前期设定的时间,在?#38706;取?#28287;度等特定条件下,自动折叠成相应形状,甚至可制造出传?#25104;?#20135;技术无法制作出的外形。同时,在打印过程中可摒弃复杂的机电设备连接和人类员工参与,大幅降低生产制造成本,缩短产品研制周期。
 

 
不论是从未来科技发展趋势,还是从当前挖掘科技价值的方向来看,4D打印既是一种生产工具的革命,又是一种由生产材料改变而引发未来整个生态结构方式改变的技术,比3D打印更具备前瞻性和颠覆性。

从实验到应用的跨越

智能材料的高标准需求、催动材料变形的软件设计,都是4D打印的发展瓶颈。“敏于观察,勤于思考,善于综合,勇于创新”,人类正?#24378;?#30528;这样一种能力,跨越难关,驱动科技进步。
 

 
从2013年美国麻省理工学院开展4D打印实验开始,很多国家就着手在军事、医学、生活等领域探索此类技术应用。2015年初,第一件镂空4D连衣裙和第一双4D鞋子问世,一定程度上实现了“量体裁衣”。随后,4D打印水凝胶材料研发生成,这种水凝胶预计会在未来城市水网改造、医学器官再造和航天器等方面发挥出重要作用。理论虽已成为实物,但4D打印主要应用场景仍在实验室里。

直到2016年,中国?#29366;?#37319;用生物可?#21040;?#26448;料,成功将4D打印气管外支架用于婴儿复杂先天性心脏病合并双侧气管?#29616;?#29421;窄的救治;2017年,美国国家航空航天局制作出用于外太空的先进纤维材料,形成链甲般保护航天器的外层材料;去年,香港城市大学的研?#23458;?#38431;成功开发4D打印陶瓷技术。诸如这些,标志着4D打印逐渐从实验室成果走向人类的日常生活。

从民用到军用的追求

4D打印技术运行过程中,只需提前设定好程序模型,准备好打印设备和原材料,就能全程依靠计算机进行操作。这样,不仅可?#34892;?#25552;高生产的精?#21462;⒆级群?#25928;率,也可在最大程度上节约人力成本,能够在战场抢修、灾难救援或太空环境等恶劣环境中派上大用场。
 

美陆军首席指挥官也曾表示,美陆军一直在追求防护服的双重需求——既能绝对的保护,又能足够的轻盈,不给士兵增加负担或限制动作。利用4D打印这一技术,未来可能开发出轻薄小巧的防弹衣,便于储存和携带,更能提供全面防护。


来源?#33322;?#25918;军报
 
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