来自乔治亚理工学院和新加坡科技与设计大学的团队开发了一种四维印刷技术，可以实现基于构件的复杂自折叠式结构生产，由对热量产生不同反应的智能形状记忆材料制成。他们的研究会有利于便捷运输三维结构的开发，这些三维平面结构构件随后可折叠或者卷成管状，在太阳能电池、空间结构、生物医学设备和自组装机器人等领域具有潜在的应用。

这项研究 [Mao et al. Sci. Rep. (2015) DOI: 10.1038/srep13616]发表在《Scientific Reports》期刊。利用可以记住形状的智能形状记忆聚合物(SMPs)，在均匀加热时改变成另一种设定的形状。这种能力来自于按规定模式打印具有不同动态力学性能的材料。在加热组件时，各种智能形状聚合物材料以不同速率改变它们的形状，如果这些变化在特定时间内完成，三维对象可被设计自组装。构件也可响应包括光、温度和水分等刺激。

之前的方法需要在平面结构的特定位置以不同的方式加热，刺激形状改变。然而，正如研究员Jerry Qi指出，他们“利用材料的不同特性，通过分子设计，在内部控制形状改变速率。“例如，他们可以展示一种机制，使平面条带转变成锁定配置，同时一端控制地弯曲穿过钥匙孔，还有可自折叠成三维盒子的平面板。

这项工作需要准确地操控结构中不同部分的折叠序列，以防止折叠过程中构件相互碰撞。避免自碰撞是必要的，因为如果折叠结构的不同部位相接触，它们会阻止进一步的折叠。使用的计量法可预测这类碰撞，与降阶模型相结合，可设计自锁稳定配置的自折叠式结构。

研究团队预测这项技术会具有广泛的应用。目前，他们希望将数字化SMPs的概念扩展到打印具有动态力学性能的SMP，这些力学性能可使其在三维空间内连续变化。