2015/07/16-涂翠珊

 

若在3D列印的基礎上再加入第四維度「時間」因素，便成了名符其實的4D列印。為使物體能隨著時間改變型態，研究人員投入了可程式化物質 (programmable material)的研發。這類物質可隨著光線、熱度、水、氣壓、電力或磁場等環境因素產生變化，進而改變未來的產品設計概念。

依據Popular Science網站報導，4D列印這個名詞首先在2013年，由美國麻省理工學院(MIT)自行組裝實驗室(Self-Assembly Lab)創辦人Skylar Tibbits於TED演講提出。Tibbits在演講中示範了一條筆直的塑膠繩如何按照預先的編碼，在水中變成M、I、T等字母的形狀。

Tibbits表示，其研究團隊希望能透過與企業的合作，讓4D列印技術實際應用至日常生活。他的團隊已嘗試將多種物質列印在碳纖維表面上，只要接觸到熱源，列印好的成品便會捲曲成預先設定的形狀。這項技術未來將可應用在賽車擾流板和飛機機翼上。

先進材料公司Carbitex是Tibbits研究團隊合作的對象之一。該公司創辦人Junus Khan指出，這種新式材料能讓貨物以平面的形式進行運送，抵達目的地後再改變化成預定的形狀，原本如果需要10個貨櫃，或許就能縮減為2個。

4D列印可視為可程式化物質研究的一部分。除了麻省理工學院的研究外，北卡羅萊納州立大學(North Carolina State University)的自動摺紙聚合物，以及哈佛大學(Harvard University)的自行組裝機器人，都是可程式化物質的研究成果。

來自美國國防部先進研究計畫局(DARPA)與美國陸軍實驗室(Army Research Lab)的研究金費，使可程式化物質研究在近幾年取得了重大的進展。或許不久之後就能看到自行造橋技術，以及可根據生物測定數據調整絕緣性質，並配合四周 環境改變保護色的制服問世。

哈佛大學的Jennifer Lewis教授表示，可程式化物質開啟了許多想像的空間，但未來還需許多努力，才能找出這項技術真正的殺手級應用(killer application)。

為了避免橋樑或機翼憑空解體或故障，可程式化的4D列印技術需有嚴格的安全措施，而對Tibbits的團隊而言，這都無法妨礙他們創造未來的決心。