3d打印所蕴含的“4d”打印潜力

材料牛注：3D打印方兴未艾，科学家已经开始研究 4D打印了。以3D打印为基础的4D打印，将为化学，材料和生物等领域带来新的变革。

3D打印控制的是打印材料的三维位置，美国科学家通过一种控制打印材料化学成份的技术，使3D打印增加了一个维度。

随着3D打印系统逐渐成为主流，研发出能突破3D打印限制的平台正越来越有意义。理想情况下，这种平台应该能够同时打印不同种类的聚合物材料，并且能分别控制各种材料的位置，同时能够与精巧的有机生物活性材料相容。

由Adam Braunschweig率领的一个迈阿密大学的团队就设计出这样一个系统来，该系统首次使用完全在溶液中成型的反应。它结合使用了1cm2 的平行尖端阵列，微流控技术以及光化学聚合来在玻璃表面上合成刷状聚合物。该过程只需几步来进行，并且不需要高能粒子束就能实现亚微米级的分辨率。

聚合反应所需的原料（单体、光引发剂以及溶剂）会流入一个微流控制格中，该微流控制格与一个由尖端构成的阵列相配合。每个阵列有大概15000个聚二甲基硅氧烷锥状尖端以80μm的间隔排列，将光聚焦其上。当光引发反应，下层表面上的的刷状聚合物成型。要改变聚合物的成份，只需要把这些尖端移开，将新的单体溶液加入清洗过的格子中即可。尖端的位置控制打印材料的位置，曝光时间决定聚合度，从而决定高度，单体种类决定化学组成。

Braunschweig认为他们的4D打印技术具有巨大的前景，可以应用在包括基因芯片，蛋白质阵列以及刺激响应膜等领域。他们的终极目标是复制出细胞膜那样具有复杂结构及化学功能的大面积生物膜。“尽管还有很长的路要走，但那是我们的工作的动机所在。”

Ryan Chiechi，荷兰格罗宁根大学一个纳米加工研究团队的领头人，强调了这项工作的意义：“它使得局部控制相邻的聚合物打印材料与例如微流控制格之间的相互作用成为可能，我们刚刚开始理解表面化学和基底拓扑结构对格子性能产生显著影响的方式。”

原文参考地址：3D printing enters the next dimension

感谢材料人编辑部陈祥荣提供素材