4D打印：從自組裝家具到抗癌機器人

　　3D 打印是一個很熱的話題。對于消費者來說，3D 打印的一大好處就是個性化的設計。不過，在我們期待 3D 打印普及的時候，科學家們已經開始了新的探索。今年 2 月，在洛杉磯舉辦的 TED 大會上，MIT 自組裝實驗室的計算機科學家 Skylar Tibbits 提出了 4D 打印的概念。BBC 對此也進行了報道。

　　什么是 4D 打印？Skylar Tibbits 告訴 BBC，“我們提出了第四個維度，時間。隨著時間的推移，靜止的物體能夠變形和適應新環境”。4D 打印，其實就是使用可編程的“智能材料”，實現物品的“自組裝”。MIT 使用 Stratasys 特制的 3D 打印機做出多層材料，結合了普通塑料和可吸水的“智能材料”，當材料開始擴展的時候，水可以作為能量源。這樣的話，“堅固的材料變成了結構，而其它層則是使其彎曲和扭曲的動力。”

　　Skylar 認為，在未來，家具、自行車、汽車，甚至房屋都可以通過這種技術制造出來。

　　MIT 的項目是與軟件公司 Autodesk 公司合作的。近日，衛報編輯在倫敦見到了該公司的生物/納米/可編程物質部門主管 Carlo Olguin，談到 4D 打印對于未來設計的影響，以及在醫學上的作用。

　　Autodesk 的項目稱為“Project Cyborg”，基于云端的元平臺，為可編程物質的構建提供設計工具。根據 Olguin 的說法，這可以使“建模、模擬和設計優化”的過程變得非常簡單和快速。

　　“建模過程以前需要幾周來完成，以及博士后級別的能力，如今能夠在幾秒內輕松完成”，Olguin 說，“我們想要使科技‘去技術化’（de-skill）”。

　　這會從根本上改變設計。“當我們學習設計的時候，通常是通過自上而下的方法來貫穿我們的想法”，Olguin 說，“這是一種不同的設計模式。它是設定參數，然后讓材料自己進化和發展。”

　　除了個性化產品的潛能，這種技術還能夠在現實中發揮更大的作用。MIT 的 Skylar Tibbits 曾談到，它可用在輸水管道。“輸水管道的能力是固定的，因此，如果環境改變、地層移動或者需求改變，我們要把它挖出來，從頭開始鋪設”。使用了可編程材料的管道有更強的適應能力，可以自己擴展或緊縮，甚至通過搏動來驅動水流。“它就像是機器人，只是沒有天線和引擎”，Skylar 說。

　　哈佛大學威斯研究所的 Shawn Douglas 則將“Project Cyborg”的技術用到了微觀世界里。Douglas 的團隊以 DNA 鏈為材料，制造了抗病毒的納米機器人。它的樣式像貝殼，有雙螺旋鎖。當機器人遇到特定的癌細胞，鎖打開，釋放特定抗體阻止癌細胞的增長。這是模仿了人體中白血球的行為。通過這種新技術，未來的癌癥病人有望告別有害的化療過程。