近年來(lái)，4D打印技術(shù)一直是許多研究的主題。就在近期，達特茅斯學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種可3D打印的智能墨水，可以改變形狀和顏色，他們與使用4D打印技術(shù)做新穎事物的其他團隊不同。Concordia大學(xué)機械、工業(yè)和航空航天工程系教授SuongVanHoa正在使用4D打印技術(shù)制造復合材料，可以自行彎曲，無(wú)需使用模具。

“4D打印使我們能夠制作彎曲的復合結構，而無(wú)需制作彎曲的模具，”Hoa說(shuō)。“我的主要發(fā)現是，人們可以制作彎曲的復合材料-具有高機械性能的長(cháng)連續纖維，能夠實(shí)現更快速、更經(jīng)濟。”

通常，在制造像復合板簧這樣的部件中需要幾個(gè)步驟，這是車(chē)輛中的輕質(zhì)減震器。為了制作S形件，S形模具需要由金屬等固體材料制成。然后將預浸有樹(shù)脂體系的增強織物放置在模具上以形成復合件。但是，Hoa表示，采用4D打印技術(shù)可以省略構建復雜模具的初始步驟。

“復合材料的4D打印利用了基體樹(shù)脂的收縮率，以及不同纖維取向的層的熱收縮系數的差異，從而在固化和冷卻時(shí)激活形狀的變化，”他說(shuō)。“這種行為可以用來(lái)制造具有彎曲幾何形狀的零件，而不需要復雜的模具。因此，彎曲形狀的制造可以是快速且經(jīng)濟的。但是，形狀變化的程度取決于材料特性、纖維取向、疊層順序和制造工藝。”

Hoa的部分研究涉及重新考慮復合層的各向異性特性。各向異性是材料沿不同軸線(xiàn)承受載荷時(shí)的表現方式。材料的各向異性屬性是衡量它如何在與其他因素的關(guān)系上發(fā)生變化的一種度量。例如，樹(shù)脂收縮會(huì )導致材料變形，或者溫度變化會(huì )導致纖維膨脹或收縮。根據Hoa表示，對這些變化的理解和控制是制作彎曲模具的彎曲層壓板的關(guān)鍵。他說(shuō)：“各向異性在過(guò)去一直被視為一種負擔。現在我把他們視為一項資產(chǎn)。”

Hoa認為，該技術(shù)可應用于航空航天等領(lǐng)域。

“另一個(gè)應用是像衛星這樣的空間結構，這些結構受到極端溫度波動(dòng)的影響，”他說(shuō)。“白天結構可以開(kāi)放（當溫度高時(shí)）收集太陽(yáng)能，并在夜間關(guān)閉以保護其內部。”