Khái niệm in 4D lần đầu tiên được nhà khoa học Skylar Tibbits phổ biến vào năm 2013 và đang phát triển mạnh mẽ sau hơn một thập kỷ nghiên cứu. Không giống như in 3D truyền thống chỉ tạo ra các cấu trúc tĩnh cố định, in 4D sử dụng các vật liệu thông minh có khả năng lập trình để phản hồi lại môi trường. Nhờ đó, các vật phẩm hoàn thiện có thể tự uốn cong, gập lại hoặc giãn nở khi tiếp xúc với nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng hay từ trường.
Công nghệ in 4D có gì khác với in 3D?
Điểm cốt lõi giúp công nghệ này vận hành nằm ở các nhóm vật liệu phản ứng như polyme ghi nhớ hình dạng, hydrogel hay chất đàn hồi tinh thể lỏng. Quy trình in ấn cho phép kiểm soát việc sắp xếp các vật liệu để từng phần riêng biệt của vật thể chuyển động theo mục đích định trước. Bản chất của "chiều thứ tư" trong công nghệ này chính là yếu tố thời gian biến đổi chứ không phải là việc in thêm một chiều không gian vật lý mới.
Công nghệ in 4D mở ra nhiều ứng dụng hữu ích trong tương lai nhân loại
ẢNH: CHATGPT
Trong lĩnh vực y tế, các nhà khoa học đang nghiên cứu ứng dụng in 4D để chế tạo thiết bị truyền thuốc chính xác và mô cấy ghép tự thích nghi bên trong cơ thể. Ngoài ra, công nghệ này còn mở ra bước ngoặt cho ngành robot mềm nhờ khả năng tạo ra các bộ truyền động nhẹ mà không cần đến động cơ truyền thống. Lĩnh vực hàng không vũ trụ và may mặc thông minh cũng được hưởng lợi từ các cấu trúc siêu nhẹ có khả năng tự bung mở linh hoạt khi được kích hoạt.
Dù đạt nhiều bước tiến, công nghệ in 4D hiện vẫn chủ yếu dừng lại ở cấp độ phòng thí nghiệm và thử nghiệm chứng minh khái niệm. Theo đánh giá trên tạp chí Chemical Reviews, các rào cản lớn nhất nằm ở độ phức tạp trong chế tạo, khả năng lặp lại và độ bền vật liệu. Giới nghiên cứu cần kiểm soát tốt hơn tốc độ biến hình cũng như mở rộng quy mô trước khi đưa công nghệ này vào sản xuất hàng loạt.
Trong tương lai, công nghệ in 4D được dự đoán sẽ không thay thế hoàn toàn phương pháp in 3D truyền thống mà đóng vai trò tương hỗ đắc lực. Nếu in 3D trao cho kỹ sư quyền năng kiểm soát vị trí vật liệu, thì in 4D giải quyết bài toán vật liệu đó sẽ phản ứng ra sao sau khi in xong.
Bình luận (0)