4D打印出花朵，离替换器官又近一步

就在3D打印尚未完全向人们揭露自己所有功能的时候，科学家们已经开始推行4D打印。这种与3D打印类似的过程能够创造出随着时间流逝自行改变形态的物品。现在，哈佛某实验室已经利用4D打印创造出了带褶子的精致花朵。

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4D打印并不是什么新奇的东西，它通常需要用到多种材料，这种固定形状的硬质材料和软材料的结合能够在特定情况下，优先调整某些有弹性的结构。一队来自哈佛大学的科学家们从自然界中得到了灵感，利用单一材料创造出了能够自行弯折和扭曲的结构。

来自哈佛大学的Jennifer Lewis表示：“我们想借鉴大自然的例子，于是我们想到了类似花朵开放这种自然界中形状转变复杂的构造。”

该团队特别地模拟了植物细胞的构造，植物细胞内对齐的纤维素纤维限制了它们的移动范围。他们将木浆中提取的纤维素纤维与丙烯酰胺水凝胶(一种胶状物，遇水会扩大)混合在一起。当混合材料从3D打印机的喷嘴中喷出时，这些纤维在丙烯酰胺水凝胶内排列成行，意味着打印出来的物体只能纵向扩张，无法横向扩张。

材料本身的性能相当有限，不过该研究团队还研发出了一种数学模型，能从纵横交错的设计中得到曲线形状，并利用纤维的排列来确保材料弯曲的形状与该团队的预期一致。Lewis说：“我们能根据打印材料的方式来使其弯曲、扭转和波动。”

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测试的时候，该团队打印出了两朵形状一样的花，但它们被浸没到水里之后，五个花瓣卷曲的方向不同。他们还模仿了某种兰花的设计，其扁平的形状弯曲之后与真正的兰花非常接近。该团队还在凝胶里加入了荧光染料，让人们能更好地看到花朵，也让花朵变得更加漂亮。

目前该团队正在探索该技术的潜在应用方向，包括最终能培育出新器官的组织工程学。未来，受损组织的替代品能像一张平板纸一样被打印出来，并自行变成人们需要的形状。

本文译自 Newscientist & Gizmodo，由 肌肉桃 编辑发布。