4d打印技术研究进展论文

所谓的4D打印，比3D打印多了一个“D”也就是时间维度，人们可以通过软件设定模型和时间，变形材料会在设定的时间内变形为所需的形状。准确地说4D打印是一种能够自动变形的材料，直接将设计内置到物料当中，不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。

4D打印最关键是记忆合金。4D打印由MIT与Stratasys教育研发部门合作研发的，是一种无需打印机器就能让材料快速成型的革命性新技术。大小形状可以随时间变化。

扩展资料：

一、4D打印的主要构成要素可以分为四个部分：智能或刺激反馈材料、4D打印设备、外部刺激因子、智能化设计过程。

二、4D打印制造的物体至少有两种形式：

1、一种是物体的各部分连接在一起，可自我变换成另一种形态或性能；

2、另一种是该物体由可分离的三维像素组成，三维像素可聚集形成更大的可编程部件，该部件也可分解成三维像素。

参考资料：百度百科-4D打印

与3d打印相比4d打印让打印的对象具备了哪种能力？3D打印是指使用单一材料打印复杂几何形状模型的制作方式。设计师和科学家致力于在产品原型设计和制造方面优化3D打印机制作流程，使用一系列硬质材料(如塑料，树脂或金属3D打印机)，而麻省理工学院和新加坡科技设计大学的研究人员正在探索另一种解决方案。形状记忆聚合物与传统的3D打印材料无关。这些材料经过编程可随时间改变形状。也就是说，随着3D打印技术的不断发展，我们能够预见新技术的兴起：4D打印。让我们来看看3D打印领域的新趋势，并了解形状记忆聚合物如何成为增材制造行业的真正革命。什么是形状记忆聚合物?根据研究人员关于该主题的报道，形状记忆聚合物(SMP)是一种具有响应环境刺激而显示出大的弹性变形的材料。换句话说，它具有以各种方式改变形状的能力，然后当外部能量施加在其上时，可以回到其原始形式。为了引起这种变化，这种新兴的3D打印材料应该暴露在热，光，电，湿气或具有特定pH的环境中。关于形状记忆聚合物的实验使用高分辨率投影微光刻(PμSL)技术进行，形状记忆聚合物通过将单官能单体树脂作为直链增链剂和多官能低聚物树脂作为交联剂组合而构成。形状记忆聚合物如何结合3D打印和4D打印您可能想知道，由于形状记忆聚合物是3D打印材料，为什么我们要谈论4D打印? 这两种技术之间存在哪些差异?它们是如何结合的?正如我们在这篇博文的介绍中所解释的那样，3D打印机一般制作的模型非常坚固，换句话说，是在外部能量冲击下很难改变形状的模型。基本上，4D打印是关于3D打印随时间变化的。您可以通过使用的材料来区分这两种技术。3D打印所使用的材料可以是当今市场上存在的任何3D打印材料。然而，在4D打印的情况下，需要“智能材料”以使打印过程成功地工作。“智能材料”被市场认为是水凝胶和形状记忆聚合物。其工作原理是当溶剂分子扩散到聚合物网络记忆聚合物中时，它们膨胀。另一方面，形状记忆聚合物能够将其自身转变成不同的形状并且显示可以控制和编程的形状记忆行为。如何制造形状记忆聚合物?下图表示基于投影微光刻(PμSL)生产多材料形状记忆聚合物的方式。由于它将使用3D打印技术制造，因此需要3D打印文件。因此，由于3D建模软件程序适用于所有3D打印技术，因此将对象的3D模型切成水平切片。在下一步中，将这些切片图像转移到数字微显示器，该显示器用作动态光掩模。然后，LED投射UV光以形成对应于切片图像的图案并照射到光固化聚合物溶液的表面上。当材料凝固形成相应的层时，下一个切片图像投影在前一个上面。逐层重复该过程，直到形成整个结构。4D打印的过程被认为是多材料混合打印的过程。这是因为它能够使单体和低聚物树脂之间的树脂交换产生最终的形状记忆聚合物。形状记忆聚合物如何工作?形状记忆聚合物在暴露于某些条件(例如热暴露，水暴露等)后能够在短时间内恢复其初始形状。使聚合物改变形状的关键属性是它们由树脂制成的热机械性能。 由于聚合物树脂制剂和两种树脂在3D打印过程中发生化学反应的方式，聚合物可以改变形状。而且，为了成功地激活形状变化结果，在打印过程中使用精确规定的形状记忆聚合物纤维。

C 试题分析：题中材料“4D打印技术的出现，让人欢欣鼓舞，但因其对材料的更高要求，又让人对其前景感到迷茫”，启示我们要用全面的观点认识新事物，也说明了4D打印技术还需要逐步完善。由此可见，②④两项符合题意，可以入选；任何事物都是矛盾统一体，都包含矛盾着的两个方面，但不能说都包含着优点和缺点，故①项表述错误，不能入选；③项中“新事物是对旧事物的彻底否定”的表述属于形而上学的否定观，是错误的，故不能入选。因此，答案是C项。

1、无所不知的环境智能

亚马逊Echo家居虚拟助手设备使用语音界面，未来人机沟通无疑会变得非常高效

亚马逊的Echo只是众多横空出世的环境智能产品之一。一些关注周边事物的产品和服务正如雨后春笋般出现----它们正了解用户的行为，倾听他们的声音，了解他们对什么感兴趣----这些产品和服务为更好的获得用户需求而生。准备好迎接一个智能环境世界的到来吧。

2、纳米粒由内而外进行诊断

每个人都难以预知自己可能出现的疾病。如果在我们的病症出现以前，身体就能像我们发出警告，结果会怎样？一种可植入体内的纳米微粒将可以实时精确地监控健康状况，这种技术结合其他先进的诊断技术，病情将能够被立即诊断，病人将得到更快和更好的治疗效果。

3、黑客无孔不入

可使操作多个网站更为方便的IFTTT(if this then that)

浴室磅秤到汽车钥匙，微处理器无处不在，“普适计算”的理念已深入人心。然而，真正的里程碑式的改变得仰赖“普适计算”——向不会编程的人们提供工具、服务和API（应用程序编程接口） ，配置其周围的世界，以满足其需求和生活方式。我们周遭世界的API会越来越多，也变得更易受攻击，并且用户需要更多地基于以用户为中心设计的程序模式与设备、系统对话。

4、能吃的“高科技”

由Chefjet（又被叫做“厨子喷嘴”）打印出的3D糖果

最近，尖端科学技术正进军到食物链中。到2015年，更多科技将走上我们的餐桌。从3D打印食物到以数据为导向的饮食，再到高效的家庭农场，科技正在改变着21世纪家庭的用餐选择。

LG的HomeChat可以象真人一样跟用户们聊天

在3015年，联网厨房设施将深刻改变我们制造、消费食物的方式，并颠覆我们与食物间的互动关系。回到家时，当你看见机器人正遵照网上配方制作正宗的意大利披萨，或是借助智能手机泡咖啡时，请千万不要惊讶！

5、4D打印可自行组装

Nervous System开发出4D打印的裙子。3D打印出来的铰链式三角小模块，自我组装成各种不同结构的大型物体，通过软件设定模型和时间，变形材料在设定时间内变形成所需的形状。

试想在未来工厂，产品可自行组装，物体能慢慢适应其使用者。举个例子，随着时间推移，4D打印的椅子会越来越舒适，或是椅子变得越来越结实，不会断裂。如果这就是4D打印的目的呢？麻省理工学院专家Skylar Tibbits和他的自组装实验室正在引领这场风潮。我们即将见证4D打印技术的迅猛发展。在不久的将来，会有更多关于该领域发展的信息。