4D打印强势登场(2)

目前，从麻省理工学院的建筑学研究人员到哈佛的生物科学家都在对“半机械人项目”的功能进行测试。建筑学家Skylar Tibbits是麻省理工学院自组装实验室的领头人，现在正在研究小到纳米级大到建筑物级的自组装结构模型。

“我们正在观察通过对物理和生物材料进行编程来改变其形状和性质的可行性，我们甚至在考虑用硅以外的材料进行计算，”Tibbits在二月份召开的TED大会上说。他展示了一个可自我折叠的链条，这是由Stratasys开发的应用于3D打印的“智能”材料，这种材料在与水接触时可以自折叠成管状。他还解释了将这种技术推广应用在水管网等基础工程中的工作机制。

“水管容量是固定的。所以，如果环境改变、地形变动或者要求变化了，我们就需要把所有水管都挖出来，从头再开始铺设，”他说。但是使用可编程及可自我构建和改造的材料之后，可以进行设定让水管扩张或缩短，水管甚至可以模仿人类肠子那样蠕动，驱使管内的水流动起来。“这就像机器人一样，只不过没有电线和发动机，”他说。Tibbits预见到，这一技术可以用于构建从家具到自行车、汽车甚至建筑等一切物体，自组装可以用不同的能源驱动，如热力、抖动、引力及气体力。

在微观世界中的应用

Tibbits主要着眼于这一技术在建筑方面的应用，与此同时，另一些人将目光转向了用显微镜都难以观察到的微观世界中。在哈弗大学怀斯学院(Wyss Institute)，Shawn Douglas(现在在洛杉矶市加利福尼亚大学工作) Ido Bachelet 以及George Church一直在研究如何在“DNA折叠”过程中利用Autodesk公司软件构建纳米级蛋白质分子结构。纳米级DNA机器人最初是由哈弗大学怀斯学院研发的。

“DNA是一种非常好的结构材料，”Olguin说，“因为我们完全可以预测其折叠方式”。 Douglas曾使用DNA链研发了一种类似蚌壳结构的纳米级机器人，只有在遇到特定癌细胞时，DNA 的双螺旋“锁”才会打开。蚌壳打开后就会释放特定抗体来抑制癌细胞的生长，其工作机制类似于我们体内的白血球。这是具有革命性意义的一步，有朝一日这种技术会取代严重伤害机体的化学疗法。

4D打印的发展

在这一全新领域中，研制智能药物只是“半机械人项目”的目标之一。现在正在进行的项目有追踪机械通风建筑中的细菌培养以及自组装家具等等，可以想见，设计师们思考及操作的方式将从根本上发生改变。

“在开始学习设计时，我们通常是采用自上而下的方式来实现心中所想，”Olguin说。“这是一种不同的设计范式：我们只需设定参数，让材料自身去发展和演化。”