4D打印可能导致小型可植入的医疗设备

罗格斯大学 - 新不伦瑞克大学的工程师们报告说，采用4D打印技术可以生产出柔韧，轻质的材料，这些材料可以生产小型植入式生物医学设备，以及其他应用。他们的研究(“4D Printing Reconfigurable，Deployable and Mechanically Tunable Metamaterials”)出现在Materials Horizo​​ns中。

“机械超材料的外来特性来自微结构元素的拓扑结构。然而，一旦制造出来，超材料就具有固定的特性而没有适应和调整的能力。在这里，我们展示了通过4D打印创建的几何可重构，功能可部署和机械可调的轻量级超材料。使用数字微型3D打印和形状记忆聚合物，可以实现超材料的刚度，几何形状和功能的显着和可逆的变化，“研究者写道。

3D打印(也称为增材制造)通过逐层构建数字蓝图将物理对象转变为物理对象。4D打印基于这项技术，有一个很大的区别：它使用特殊材料和复杂的设计来打印物体，这些物体在环境条件下会改变形状，例如温度作为触发器，资深作者Howon Lee博士，助理教授机械和航空航天工程系。时间是允许它们变形为新形状的第四维度。

“我们相信材料科学，机械和3D打印的这种前所未有的相互作用将为各种令人兴奋的应用创造新的途径，这些应用将改善技术，健康，安全和生活质量，”Lee说。

工程师们创造了一种新的“超材料”材料，这种材料经过精心设计，具有在自然界中找不到的不寻常和违反直觉的特性。

以前，超材料的形状和性质一旦制造就不可逆转。但是罗格斯大学的工程师可以用热量调整他们的塑料材料，因此它们在被击打时会保持刚性，或者像海绵一样变软以吸收震动。

在室温(73°F)和194°F之间的温度下，刚度可以调节100倍以上，可以很好地控制减震。材料可以重新成形以用于各种目的。它们可以暂时转变为任何变形的形状，然后在加热时根据需要恢复其原始形状。

Lee说，插入或植入人体进行诊断或治疗的微小装置可以暂时变得柔软和灵活，以便进入体内进行微创和较少的疼痛。