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準(zhǔn)確地說，4D打印是一種能夠自動變形的材料，直接將設(shè)計內(nèi)置到物料當(dāng)中，不需要連接任何復(fù)雜的機電設(shè)備，就能按照產(chǎn)品設(shè)計自動折疊成相應(yīng)的形狀。4D打印可以生產(chǎn)智能產(chǎn)品，它可以自動適應(yīng)外部變化，進行自我修復(fù)。比如，管道可以設(shè)計成能夠根據(jù)水流量進行膨脹或收縮的，或者在破裂時自我修復(fù)。

4D打印最關(guān)鍵是“智能材料”。 呂堅教授研究組開發(fā)了復(fù)合彈性體（二甲基硅氧烷）基納米復(fù)合材料（NCs）,從而克服了陶瓷前體難以變形的難題。這種陶瓷前驅(qū)體可以拉伸超過初始長度的三倍，從而使其可以被印刷和變形成復(fù)雜形狀的彈性體結(jié)構(gòu)，并可最終轉(zhuǎn)化成一般意義上堅固的陶瓷。

彎曲的蜂窩陶瓷和手機背板

研究團隊將粒徑為20-50納米之間的氧化鋯晶體摻入聚二甲基硅氧烷（PDMS）基質(zhì)中，以此提高結(jié)構(gòu)未定型和消除收縮效應(yīng)。他們開發(fā)了氧化鋯組分分別為40%和20%兩種不同類型的墨水，采用直接寫入（DIW, Direct ink writing）打印的方法，并通過氬氣或真空加熱之后，再空氣中加熱兩步成型獲得陶瓷。