3D打印还没搞明白，4D打印的机器人就问世了？

前几天看到一则新闻，天津大学的研发团队制作出一种特殊的4D打印机器人，打印出来就可以自主行动，而且还具备触觉应变的能力，不需要任何后续加工就可以自主移动。

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3D打印已经是很神奇的存在了，这么快4D打印的机器人都问世了？这个多出来的“D”是什么意思呢？

别急，我们先从3D打印说起。3D打印这个概念在20世纪80年代开始出现，现在已经成为发展最为迅猛的重要技术之一。

在中国知网搜索“3D打印”，能看到大量相关的研究，图片来源中国知网

要理解3D打印其实并不难，其基本思路就是在普通平面打印的基础上增加了一个维度——高度。不过，3D打印用的“油墨”可就和普通平面打印不一样了，一般得用塑料或金属粉末等粘性材料。这些“油墨”在计算机指令的控制下，随着出墨的喷头在“高度”这个维度上移动而不断喷出，就逐渐构建出了预先设计好的物体。

3D打印的过程，图片来源见水印

那4D打印又是怎么回事呢？其实呀，4D打印这个“新技术”并没有大家想象的那么“新”，它在2013年就已经出现了（麻省理工学院Skylar Tibbits教授提出）。4D打印技术多出来的这个“D”，指的并不是空间，而是时间。

这要怎么理解呢？说起来也不复杂，就是使用可编程物质作为打印的“油墨”，让打印出的物体根据设定好的程序，随着时间（或其他条件）的变化，自发地产生形态变化。

4D打印示意图，图片来源见水印

听上去很神奇是不是？那4D打印有什么用处吗？用途很多，比如说在生物医学领域，用4D打印技术制作心脏支架，可以将预先携带支架组装信息的材料注入循环系统，等到达心脏指定位置再自我组装成完整的支架，患者就可以免于开胸手术。再比如，用拉力敏感聚合物纤维制作衣物，衣物就能根据我们的体形产生相应的变化，再也不用担心网购的衣服尺码不准了。

具体到新闻中的4D打印机器人，研究团队使用了一种特殊的“油墨”——液晶弹性体智能材料。液晶弹性体材料的独特之处在于能够对外界刺激（比如热、光、电、磁等）做出响应（比如发生形状的自发改变），非常适合制作柔性机器人。

研究团队过4D打印，对一种热敏感型的液晶弹性体智能材料进行精确加工，直接获得了具有感知能力和适应性的智能软体机器人。这种智能软体机器人“能够适应复杂环境，实现与人类更安全地交互”。通过感知热刺激，机器人可以自主改变自身形状并调整运动速度和方向，而且它还可以探测前进方向上的障碍物，根据障碍物的高低实现翻越或折返。

听上去很神奇是不是？更厉害的是，这个机器人还能载重达到自身重量40倍的物体，未来完全有可能应用于极端高温条件下的货物运输和智能探测。

不过，目前为止4D打印技术还不够成熟，很多构想仍需要在试验中不断实现并完善，距离批量生产产品（比如新闻中的软体机器人）恐怕还得多等几年。