st
当前位置:首页 > 近期新闻 >每个妈妈都是4D打印机?

每个妈妈都是4D打印机?

中国生物技术信息网2021-11-24 08:11:12

  当下,与3D打印的蔚然成风形成鲜明对比的是,提出了两年多时间的4D打印概念和技术却鲜有人说道。4D打印,到底是怎么一回事?怎么就凭空多出了一个“D”呢?

  那是在某年某月的某一天,一个男人和一个女人心心相惜,他们虽然不懂设计,却携手创造了一件在我认为是这个世界上最伟大的作品,那就是我!在整个过程中,男人的精子和女人的卵子搭配、组合,形成一个全新的细胞,而那里面便是组成我的原材料,23对染色体46XX。每条染色体上都带有一定数量的设计因子,我们称它为“基因”,它支持着我生命的基本构造和性能;储存着我的种族、血型、孕育、生长、凋亡过程的全部信息。

  在材料准备充分之后,我便被打印了出来,而这个打印的载体便是我的母亲。从那以后,我便开始了在时间维度的延伸下,在万物环境的“催化”中,发生着生、长、病,以及将来老、死的变化;并且还将进一步演绎着生命的繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要的生理过程,周而复始。对于这个过程,大家可能都不太陌生,而且理解得理所当然。

  故事讲完了。言归正传,4D打印到底是怎么回事呢?

  其实,上面就是我对4D打印的通俗理解:我们的每一条染色体所蕴藏的基因密码,便是我们这个物体最原始的设计程序编码;而我们这一生的成长过程,也就是人类这个4D打印物在时间这个第四维度,基于万物环境的“催化”而发生的组织变化。换而言之,4D打印跟3D打印的最大区别就在于:3D打印就像现在所有的制造过程一样,是造物呈现的终结;而4D打印则是造物呈现的开始,就像人类的诞生一样。

  关于4D打印,度娘怎么说?

  为了让大家能更立体全面地了解“犹抱琵琶半遮面”的4D打印,我们先来看看万能的度娘是怎么解释这科幻的玩意儿。

  据百度百科词条信息:所谓的4D打印,比3D打印多了一个“D”,也就是时间纬度,人们可以通过软件设定模型和时间,变形材料会在设定的时间内变形为所需的形状。准确地说,4D打印是一种能够自动变形的材料,直接将设计内置到物料当中,不需要连接任何复杂的机电设备,就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。

  事情就是这样吗?还是让我们再来看看4D打印的前世今生。

  4D打印的诞生

  2013年2月26日,在美国加州长滩举行的TED2013大会上,麻省理工学院(MIT)建筑部讲师斯凯拉 蒂比茨(SkylarTibbits)将一种新颖的材料组合用于3D打印机,制造出了一种线状物体,该物体被放入水中时,能改变形状组成字母“MIT”。这是通过将吸水聚合材料与碱性塑料相结合来实现这一效果的技术,被定义为4D打印。

  非常棒的一个概念,它创造出一种能够在被打印出来之后发生改变的物体,而且它们能够进行自我调整。打印将不再是创造过程的终结,而仅仅是一条路径。

  “我们想要说的就是,你设计出产品并且打印出来,而它能够进化。它就像在材料中植入了智慧。”Tibbits在一场采访中说道。

  4D打印的革命

  2014年10月8日,美国《外交》双月刊则发表了题为《准备迎接4D打印革命》的文章。作者牛津大学圣安东尼学院荣誉学者纳伊夫 鲁赞在文章称,4D打印的可能应用是无穷的:数字化制造的真正前途在于第四度空间——打印根据编程随时间而变化的物体。

  3D物体是静态的,需要人工控制,而4D物体能够自动对环境作出反应,自行组装、修补或变形。该领域的进步将更多地依赖材料本身,而非打印技术。

  4D打印,将科幻变成可能

  基于4D打印技术的应用,我们将很快能看到,科幻接入现实。

  设想一下,我们生活的每一个城市的地下,都布着满满的地下管道系统。但是它们受容量固定、维护成本高昂,这一直困扰着每个城市的建设者。而伴随着4D打印的到来,利用可编程的材料,每条管道都将能适应变化的环境,通过扩大或缩小来调整容量和流量;而且管道在受损时,还能自行维修或在报废时分解。

  再设想一下,4D打印技术应用于国防工业的可能性。比如在美国,,让我们看到了更前沿军事科技未来。显然,4D打印技术的应用,可以让军方制造出具有能适应各种地形外壳的车辆,或能发现有毒气体的制服。

  更有神乎,应用于生物医疗领域的4D打印,将大大改变现有的医疗状况。在3D打印时代,我们已经能够利用3D打印的心脏、肢体骨架等,对人体衰老病变的器官进行替换,由此让人类保持健康。而随着4D打印的出现,无疑将给我们带来更多可能的优化方案。如心脏支架的更换,将不再需要“动刀”了。

  我们可以通过4D打印液态的支架,然后通过血液循环系统,将其注射入携带设计方案的智能材料,等其到达心脏指定部位后,再通过自我组装成心脏支架。更有甚者,就如最新的科学研究所告诉世界的,人类的DNA是可以修改的。先撇开道德层面不谈,通过对DNA的编辑,至少给人类永保健康打开了一扇窗。而4D打印将是打开这扇窗的一把金钥匙。

本公众号由中国科学院微生物研究所信息中心承办

微信公众号:中国生物技术信息网

输入“月排行”可浏览二零一五年三月人气文章。

输入“二月排行”可浏览二零一五年二月人气文章。

输入“一月排行”可浏览二零一五年一月人气文章。

输入“十二月排行”可浏览十二月人气文章。

输入“十一月排行”可浏览十一月人气文章。

输入“十月排行”可浏览十月人气文章。

截止到20141031Top30文章列表已整理完毕。输入标题后括号中的期号可浏览该篇文章,如20140518”。

输入“埃博拉”可浏览埃博拉相关专题人气文章。

输入"转基因"浏览转基因相关专题人气文章。

输入"大数据"浏览大数据相关专题人气文章。

输入“癌细胞”可浏览癌细胞、癌症相关专题人气文章。

输入“糖尿病”可浏览糖尿病相关专题人气文章。

输入“测序”可浏览测序相关专题人气文章。

输入“免疫”可浏览免疫相关专题人气文章。

1、中式体检让美国医生瞠目结舌(20140518)
2、Nature:中国将大力改革科研资助体系,“973”和“863”将被停止(20141025)
3、施一公组:六年,一场“聚光灯”下的负重跑(20140704)
4、“科研过劳症”离你并不遥远(20140822)
5、25位诺奖获得者联名支持转基因(20140802)
6、一篇Ebola论文之沉重:六名作者去世(20140831)
7、哈佛大学遗传学家:转基因食品安全之我见(20140508)
8、Nature:中国科学界面临重大改革(20140924)
9、国内科学家们为什么显得浮躁?(20141011)
10、施一公、王晓东院士:基础研究有什么用(20140505)
11、中国人为什么反转基因(20140810)
12、揭秘:人类为何越来越易过敏?(20140918)
13、转基因基础解惑(20140622)
14、饶毅:扒铁路保龙脉与反转基因保龙种(20140808)
15、2014年度国家自然科学基金分析(20140821)
16、每日步行2公里癌症风险减半(20140913)
17、Nature:戳穿甜味剂的健康谎言(20140918)
18、图解常用肿瘤标志物(20140515)
19、腿粗的人智商高(20141024)
20、《柳叶刀》上的中国(20140808)
21、汤森路透发布2014年最新SCI杂志影响因子(20140730)
22、睡眠,世界上最有效的健康仙丹(20140926)
23、“全球转基因农作物发展现状和未来展望国际研讨会”共识(20141018)
24、世界顶级癌症专家教你怎样活得更久(20140920)
25、人为何会得癌症?(20140921)
26、如何拉出健康的便便?(20140830)
27、肠道可能在撒谎(20140831)
28、2014年中国大学研究生教育排行榜揭晓(20141030)
29、改变肠道菌,一天也不晚(20141031)
30、施一公:八面玲珑的人难做科学家?(20140811)