“记忆合金”

杨宏奎

摘要：随着大力研发与广泛推广科学技术，促使打印技术也发生了巨大的变革，4D打印技术的出现，能够在各行各业中得到高效的运用，彻底颠覆以往的工业日常工作模式，实现智能化的工作时代。基于此，本文将以汽车制造行、生物以及工业建筑行业为例，了解“记忆合金”——4D打印技术在开启新工业革命中的应用策略以及对未来展望，从而为相关从业人员今后工作的顺利开展带来一定的参考与借鉴。

关键词：记忆合金;4D;打印技术;应用;展望

中图分类号：TH16;TP391.73文献标识码：A文章编号：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打印被誉为第三次工业革命的影子，而现在伴随着4D打印技术的悄然诞生，能够在开启新工业革命中为各行各业日常工作带来更智能化、更现代化的便利，推动各行各业日常工作的高效运作。但是，如何正确应用4D打印技术，以及4D技术未来的展望，是当前相关从业人员迫在眉睫需要了解的问题。

14D打印技术的概念

不可否认当今科技发展日新月异，从现有的技术升级到新一代技术需要的时间很短，就在我们还在热烈讨论3D打印的时候，研究人员已经在4D打印研究上下功夫了，D是Dimension的缩写，简称“维”。1D是点，2D是平面，3D是立体，4D是什么？又从哪里多出1个D呢？其实这个D就是时间纬度，准确地说4D打印是利用3D打印技术将具有“形状记忆”特性的聚合纤维纳入到复合材料中，使得这种固定外形的产品可以在加工完成后再被变成另外一种外形。从而被打印物体随着时间的推移在形态上发生自我变形，而激发它的因素可能是水、温度、还有可能重力、磁性等，也就是说物体被打印之后还能进行自我进化。想象一下未来你从家具城买回一套家具，将家具放入房间内，然后家具自行组装，这就是“记忆合金”——4D打印技术。

24D打印技术在新工业革命中的应用及展望

4D打印最关键的是记忆合金迄今为止，业界已发现了十几种记忆合金材料，其中在工业上有实用价值的有Ni-Ti合金、Cu 基合金、Fe 类合金等。由于它具有形状记忆、超弹性、节能、热敏等特殊性能，是一次跨时代新工业的革命，它无需打印机器就能让材料快速成型的革命性新技术。大小形状可以随时间变化。4D打印技术在汽车制造、生物医疗、以及等领域有广泛的应用前景。

2.1 在汽车制造行业中的应用及展望。将4D打印技术合理运用于汽车制造行业当中，能够实现技术的飞跃，合金材料有些具有记忆和温度特性，当然首先是可用于汽车采用钛镍系形状记忆合金制成散热器面罩活门。其工作原理是：当发动机室内温度低于设定温度时，形状记忆合金弹簧呈现压缩状态，活门关闭，当发动机室内温度高于设定温度时，弹簧呈伸长状态，活门打开，冷空气导入发动机室内。在水冷式发动机上，为避免风扇带来的负面问题，通常都需要配套风扇离合器。风扇离合器主要有硅油式、电磁式等几种形式。由于合金材料具有感温、驱动两种功能， 同时又可以从工作环境吸收热能，所以可用其取代离合器中的自动系统，这样使整个系统的结构简化，成本大幅度降低。合金材料还具有非常好的耐腐蚀性能，所以不需要设置保护装置。4D打印最关键是记忆合金，利用记忆合金制造出的蜂窝轮胎，它看起来像蜂窝的形状，但更具有超弹性的特性所以可有效实现轮胎防爆！

2.2 生物领域中的应用及展望。针对于4D打印技术而言，能够将智能结构制造，可以将一维、二维结构变化为三维结构，或者是通过一种三维结构，从而转变为另一种三维结构。随意改变结构可以为4D打印技术的运用带来更为广阔的空间，而生物医疗行业，是发挥4D打印技术功能最为显著的平台。在生物医疗行业当中运用4D打印技术，特别是将其普及与运用至人体当中，能够为人类的健康医疗发展带来巨大的协助作用。随着在四维空间中研发与深入数字化制造以及纳米技术，促使4D打印技术能够进入至十分微小的空间当中，并且正常工作。西方学者丹雷维夫曾提出，在新型医疗植入物的发明当中，4D打印技术的应用能够带来有利的影响。自由性操作臂是当前微创技术发展中，最为关键的研究难点。我国相关学者李涤尘提出，通过大力研发智能材料，并且在自由性操作臂当中运用4D打印技术，能够促使在未来的手术中，操作臂可以通过患者的肛门、食道等自然腔道进入到患者的身体内，并且在患者的身体内将方向任意更改。学者李涤尘表示，在智能材料上作用电极施加电压，能够将操作臂的自由转向、弯曲实现，从而将刚柔并济的操作臂柔性管控方式形成。

2.3 4D打印技术在工业建筑行业中的应用及展望。将4D打印技术合理运用于工业建筑行业当中，能够实现建筑技术的飞跃，自动修复、自动组装以及自动调节功能，可以将工业建筑的成本以及难度大幅降低，还能够对地质灾害的发生灵活应对。对于危险区域的施工作业而言，不需要人工的参与，只需要通过计算机，便可以将建筑的规划与技术的嵌入等工作通过打印的方式完成。

3结语

综合上述的分析而言，现如今，4D打印技术的应用能够颠覆以往的工业运作模式，并且促使各行各业的工作模式能够变得更加智能化、现代化。但是，由于技术尚不成熟、规模不大、智能材料少，限制了4D打印技术在各行各业中的应用与发展，因此，只有不断加深对4D打印技术的研究，才能够确保其在未来能够渗透于各行各业当中，实现各行各业日常工作的高效开展。随着科技的进步，没有谁可以高高在上，时代会抛弃一切落伍者，而4D打印的应用及展望终将会成为一种可能，是开启新工业的革命的钥匙，更是助力《中国制造2025》的先驱者。

参考文献：

[1]王亚男，王芳輝，汪中明，刘建军，朱红.4D打印的研究进展及应用展望[J].航空材料学报，2018，38（02）：70-76.