机械超材料的四维打印

机械超材料的非凡特性和功能源于其微/纳米尺度的设计，其中形状（包括几何与拓扑）或许是最重要的方面。四维打印能够实现机械超材料形状的可编程、可预测且精确的变化，从而获得多功能性、自适应特性以及使用简单三维打印无法实现的其它期望行为。本文概述了四维打印在机械超材料中的应用。首先给出四维打印的定义，以及哪些形状方面（如几何、拓扑）与机械超材料的四维打印相关。本文不聚焦于不同的打印工艺与材料，而是探讨将平面结构转变为目标三维形状（即二维到三维形变）或将一个三维形状转变为另一个三维形状（即三维到三维形变）所需形变行为的最基本方面。无论哪种情况，我们都会讨论刚体形状变形（如刚性折纸）以及可变形体的形变。最后，本文讨论了将四维打印应用于机械超材料所面临的主要挑战，并提出了若干未来研究方向。