「仿生」得到設計靈感
有不少的產品或研究，都得益於動物的啟發，無論是動物的身體架構、動作、顏色、黏液…等等；然而植物也有很多值得觀察的特色，大多時候我們看到植物都是靜止的，實際上植物也會因外界刺激而動作，像有些植物會因溫度變化、外力刺激而收縮起來、減少面積，儼然具有「智慧」的功能。現在正夯的3D列印，似乎什麼都能印了，那麼能列印一個有這種智慧功能的產品嗎? 如果有，又怎麼應用呢?
4D列印
先前生醫人網摘已經向介紹過可隨時間生長的精準技術列印細胞，這個在時間軸上有變化的概念，開發人員稱作是在3D生物列印之外的第四個維度，也就是4D生物列印。那麼，如果材料能精準列印在特定的位置，還能隨外界刺激而改變形狀，那是否堪稱是4D?美國哈佛大學(Havard University)的科學家，應用含「水凝膠」(hydrogel)和「纖維束」(cellulose fibrils)(註1)的複合材料，用來模擬植物內讓形狀改變的微結構。他們在列印前先安排好這些纖維束的走向、位置，因為纖維束為「非等向性(anisotropic)」(註2)(如同砍劈木頭一般，順著纖維走向的劈開較為容易；如果砍劈的方向和纖維垂直，則比較難劈開)，所以能控制材料受到刺激後的膨脹方向，科學家因此便能預測成品在列印出來並放入水中後，因吸水膨大而變化的結果。
這種「水凝膠+纖維束」混合的列印墨水，除了噴出了列印噴頭之後可立即凝固定型，還可以更換水凝膠和纖維束的組合，例如改為具導電特性的纖維束，讓列印出來的產品能夠通電。
註1: 植物的細胞壁含有許多「纖維素」(cellulose)，數條纖維素可組合成「微纖維」(microfibril)，繼而由數條微纖維組成「纖維束」(fibril)
註2: 「等向性材料」(isotropic material): 如果以相同大小的力量，從不同的方向去拉伸一個材料，若每個不同拉伸方向的伸長量均相同，就可稱此材料是等向性材料；「非等向性材料」(anisotropic material)即為不同拉伸方向的伸長量不同。
文章參考：Harvard Gazette
影片來源：Havard University
圖片來源：pfos@Flickr CC BY-SA 2.0
