【科技评论】4D打印技术军事应用前景广阔
3D打印技术正方兴未艾，4D打印已经走入现实。电影《变形金刚》中，一辆汽车瞬间变换成为巨型机器人的场景令人惊叹，借助4D打印技术，这一科学幻想有可能在不远的将来实现。2013年2月在洛杉矶TED年会上，美国麻省理工学院研究员Skylar Tabbis将一根含有吸水性智能材料的复合材料管放入水中后，这根管子自动扭曲变形，最后显示为一个“MIT”字样的形状。这是4D打印技术的首次公开展示，在全世界引起了轰动性影响。
4D打印技术是对3D技术的改进完善。3D打印技术是一种增材制造技术，它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。与3D打印相比，4D打印技术增加了一个维度“变化”，其核心技术是材料自组装，即在3D打印过程中在预先设定的部位置入某些智能材料，打印完成后将产品放在特定的环境中，智能材料在外界环境的作用下发生物理或化学变化，导致产品整体形状、强度等要素发生变化。
如今，4D打印技术在经济生活中的广阔应用吸引了大量研究，在军事领域中也存在巨大的潜在应用前景。
一是打通武器装备制造到使用的链路。 4D打印技术将颠覆武器装备传统的制造—部署—使用—报废的流程，可能使之优化为半成品制造—部署—现场塑造—使用—回收—再部署。武器装备将可以在部署现场，根据周围环境和作战目标的不同，优化调整设计参数，快速塑造成型，甚至实现环境自适应，从而大大提高武器装备的环境适应能力和作战效能。例如，通过4D打印技术有可能实现根据外界光照的变化自动变换形状和颜色的伪装网，与周围地貌融为一体，提升伪装效果。
二是促进大型装备构件的现场制造。尽管3D打印前景广阔，但是受限于3D打印机的尺寸，目前还只能实现中小尺寸材料构件的现场打印制造。利用4D打印技术，可以预先设计大型结构的折叠状态，以及展开所需的关键部位和敏感材料，然后利用3D打印机打印出半成品，通过特殊的物理场控制实现成品的自动展开。典型的应用是卫星太阳能帆板和天线等大型结构的空间自组装，将大大减少所需的机械部件数量和重量，降低卫星发射所需的体积和重量。
三是推动微小型军用机器人的发展。微小型机器人将在未来战场执行大量侦察或打击任务，体积、重量和能耗很大程度上与机器人运动与变形所需的齿轮、链条等机械部件有关。4D打印技术将为微小型机器人的运动与变形提供新的技术路线，通过敏感材料的精确设计和控制有望取代齿轮等传统机械部件实现机器人运动，从而显著减小机器人的重量和能耗需求。
四是变革军事后勤保障流程。通过4D打印技术，可将更多武器装备制造成折叠状态，减小装备体积，方便远程机动，减少长途运输中可能发生的不必要损坏。4D打印出的半成品将有更强的可塑造能力和环境适应能力，也有望减少装备器材的种类和库存数量，提高后勤效率，发挥更强的作战效能。
（来源：科技日报，作者：刘霞）
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