“記憶合金”

楊宏奎

摘要：隨著大力研發與廣泛推廣科學技術，促使打印技術也發生了巨大的變革，4D打印技術的出現，能夠在各行各業中得到高效的運用，徹底顛覆以往的工業日常工作模式，實現智能化的工作時代。基于此，本文將以汽車制造行、生物以及工業建筑行業為例，了解“記憶合金”——4D打印技術在開啟新工業革命中的應用策略以及對未來展望，從而為相關從業人員今后工作的順利開展帶來一定的參考與借鑒。

關鍵詞：記憶合金;4D;打印技術;應用;展望

中圖分類號：TH16;TP391.73文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）07-0028-01

Abstract：With the vigorous research and development and extensive promotion of science and technology， the printing technology has undergone a huge change. The emergence of 4D printing technology can be used efficiently in all walks of life， completely overturn the previous industrial daily work mode， and realize the era of intelligent work. Based on this， this paper will take automobile manufacturing industry， biology industry and industrial construction industry as examples to understand the application strategy of "memory alloy" -- 4D printing technology in opening the new industrial revolution and the prospect of the future， so as to provide some reference and reference for relevant employees to carry out their work smoothly in the future.

Key words：memory alloy;4 d;Printing technology;Application;Looking forward to

前言：3D打印被譽為第三次工業革命的影子，而現在伴隨著4D打印技術的悄然誕生，能夠在開啟新工業革命中為各行各業日常工作帶來更智能化、更現代化的便利，推動各行各業日常工作的高效運作。但是，如何正確應用4D打印技術，以及4D技術未來的展望，是當前相關從業人員迫在眉睫需要了解的問題。

14D打印技術的概念

不可否認當今科技發展日新月異，從現有的技術升級到新一代技術需要的時間很短，就在我們還在熱烈討論3D打印的時候，研究人員已經在4D打印研究上下功夫了，D是Dimension的縮寫，簡稱“維”。1D是點，2D是平面，3D是立體，4D是什么？又從哪里多出1個D呢？其實這個D就是時間緯度，準確地說4D打印是利用3D打印技術將具有“形狀記憶”特性的聚合纖維納入到復合材料中，使得這種固定外形的產品可以在加工完成后再被變成另外一種外形。從而被打印物體隨著時間的推移在形態上發生自我變形，而激發它的因素可能是水、溫度、還有可能重力、磁性等，也就是說物體被打印之后還能進行自我進化。想象一下未來你從家具城買回一套家具，將家具放入房間內，然后家具自行組裝，這就是“記憶合金”——4D打印技術。

24D打印技術在新工業革命中的應用及展望

4D打印最關鍵的是記憶合金迄今為止，業界已發現了十幾種記憶合金材料，其中在工業上有實用價值的有Ni-Ti合金、Cu 基合金、Fe 類合金等。由于它具有形狀記憶、超彈性、節能、熱敏等特殊性能，是一次跨時代新工業的革命，它無需打印機器就能讓材料快速成型的革命性新技術。大小形狀可以隨時間變化。4D打印技術在汽車制造、生物醫療、以及等領域有廣泛的應用前景。

2.1 在汽車制造行業中的應用及展望。將4D打印技術合理運用于汽車制造行業當中，能夠實現技術的飛躍，合金材料有些具有記憶和溫度特性，當然首先是可用于汽車采用鈦鎳系形狀記憶合金制成散熱器面罩活門。其工作原理是：當發動機室內溫度低于設定溫度時，形狀記憶合金彈簧呈現壓縮狀態，活門關閉，當發動機室內溫度高于設定溫度時，彈簧呈伸長狀態，活門打開，冷空氣導入發動機室內。在水冷式發動機上，為避免風扇帶來的負面問題，通常都需要配套風扇離合器。風扇離合器主要有硅油式、電磁式等幾種形式。由于合金材料具有感溫、驅動兩種功能， 同時又可以從工作環境吸收熱能，所以可用其取代離合器中的自動系統，這樣使整個系統的結構簡化，成本大幅度降低。合金材料還具有非常好的耐腐蝕性能，所以不需要設置保護裝置。4D打印最關鍵是記憶合金，利用記憶合金制造出的蜂窩輪胎，它看起來像蜂窩的形狀，但更具有超彈性的特性所以可有效實現輪胎防爆！

2.2 生物領域中的應用及展望。針對于4D打印技術而言，能夠將智能結構制造，可以將一維、二維結構變化為三維結構，或者是通過一種三維結構，從而轉變為另一種三維結構。隨意改變結構可以為4D打印技術的運用帶來更為廣闊的空間，而生物醫療行業，是發揮4D打印技術功能最為顯著的平臺。在生物醫療行業當中運用4D打印技術，特別是將其普及與運用至人體當中，能夠為人類的健康醫療發展帶來巨大的協助作用。隨著在四維空間中研發與深入數字化制造以及納米技術，促使4D打印技術能夠進入至十分微小的空間當中，并且正常工作。西方學者丹雷維夫曾提出，在新型醫療植入物的發明當中，4D打印技術的應用能夠帶來有利的影響。自由性操作臂是當前微創技術發展中，最為關鍵的研究難點。我國相關學者李滌塵提出，通過大力研發智能材料，并且在自由性操作臂當中運用4D打印技術，能夠促使在未來的手術中，操作臂可以通過患者的肛門、食道等自然腔道進入到患者的身體內，并且在患者的身體內將方向任意更改。學者李滌塵表示，在智能材料上作用電極施加電壓，能夠將操作臂的自由轉向、彎曲實現，從而將剛柔并濟的操作臂柔性管控方式形成。

2.3 4D打印技術在工業建筑行業中的應用及展望。將4D打印技術合理運用于工業建筑行業當中，能夠實現建筑技術的飛躍，自動修復、自動組裝以及自動調節功能，可以將工業建筑的成本以及難度大幅降低，還能夠對地質災害的發生靈活應對。對于危險區域的施工作業而言，不需要人工的參與，只需要通過計算機，便可以將建筑的規劃與技術的嵌入等工作通過打印的方式完成。

3結語

綜合上述的分析而言，現如今，4D打印技術的應用能夠顛覆以往的工業運作模式，并且促使各行各業的工作模式能夠變得更加智能化、現代化。但是，由于技術尚不成熟、規模不大、智能材料少，限制了4D打印技術在各行各業中的應用與發展，因此，只有不斷加深對4D打印技術的研究，才能夠確保其在未來能夠滲透于各行各業當中，實現各行各業日常工作的高效開展。隨著科技的進步，沒有誰可以高高在上，時代會拋棄一切落伍者，而4D打印的應用及展望終將會成為一種可能，是開啟新工業的革命的鑰匙，更是助力《中國制造2025》的先驅者。

參考文獻：

[1]王亞男，王芳輝，汪中明，劉建軍，朱紅.4D打印的研究進展及應用展望[J].航空材料學報，2018，38（02）：70-76.