3D列印正在徹底改變從珠寶製造到噴氣發動機製造等各個領域。現在，創新者們正在超越生產堅固、靜態的物體，轉而創造可以隨意變形和操作的材料。工程師們使用3D列印機制造出一種新的軟材料，其表面紋理可以修改。設計這種材料的研究人員已經提出了這種表面的廣泛應用，但他們變形創造的最初靈感來自烏賊。
“這個專案最初是關於偽裝的，”主要作者馬克·古塔格說，他是麻省理工學院的博士生，作為碩士論文的一部分進行了這項研究。烏賊是頭足類動物，身體細長，嘴巴周圍有觸鬚。它們經常透過改變皮膚顏色和圖案來與周圍環境融合，從而躲避捕食者。更令人感興趣的是，它們還可以將皮膚的紋理與周圍表面的紋理相匹配。章魚和其他頭足類動物也同樣偽裝自己。
受到這些水生偽裝大師的啟發，古塔格和共同作者、哥倫比亞大學工程學院院長瑪麗·博伊斯希望創造出自己的具有可調節紋理的人工表面。為此，他們開發了一種3D列印工藝，使用兩種型別的聚合物：一種剛性，一種柔性。印表機將一系列剛性聚合物插入由更柔性材料組成的柔軟材料床中。當材料被壓縮時，其自然光滑的表面會呈現出圖案化的紋理，這取決於嵌入的剛性聚合物的間距和形狀。它可以是光滑的、有脊的、凹凸不平的，甚至可以形成更復雜的圖案。當材料被釋放時，它會恢復到原來的光滑紋理。
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加州大學聖地亞哥分校的工程師蔡勝強（未參與這項研究）表示，古塔格和博伊斯的材料“具有創新性和啟發性”。蔡勝強認為，這種建立可修改表面的方法的建立不僅在表面工程方面具有許多重要的應用，而且還可以為生物表面圖案的潛在力學提供寶貴的見解。
一旦材料被打印出來，其剛性聚合物就會固定在一個固定的陣列中，並且不能相對於彼此改變位置。但是古塔格和博伊斯已經提出了許多方法，可以從同一張列印的材料中獲得不同型別的表面。例如，透過使用細長的剛性聚合物而不是球形的剛性聚合物，科學家可以建立沿一個方向光滑但在相反方向有脊的表面。一些剛性聚合物可能會根據施加的力的大小產生不同紋理的表面。如果它們被輕輕擠壓，它們會形成一種紋理，但進一步壓縮會導致聚合物相對於彼此旋轉，從而形成不同的形貌。其他聚合物可能會相對於軟材料膨脹或收縮。
在古塔格和博伊斯為實際測試他們的程式碼而列印的樣品中，剛性聚合物的直徑約為一釐米，而軟材料床的寬度約為一米。但是，據古塔格說，他們的列印工藝可以根據材料的預期用途進行放大或縮小。“主要的是顆粒的相對大小和它們的相對間距，而不是絕對大小，”他說。
該團隊還發現，他們的可修改表面不僅對偽裝有用，而且還可用於各種其他應用，例如使物體更具或更不具空氣動力學特性、反射性或防水性。這些表面也可能有助於控制流體流動。看來，可變形的形貌可能會將3D列印革命帶入許多新行業。