3D打印正在彻底改变从珠宝制造到喷气发动机制造等各个领域。现在，创新者们正在超越生产坚固、静态的物体，转而创造可以随意变形和操作的材料。工程师们使用3D打印机制造出一种新的软材料，其表面纹理可以修改。设计这种材料的研究人员已经提出了这种表面的广泛应用，但他们变形创造的最初灵感来自乌贼。
“这个项目最初是关于伪装的，”主要作者马克·古塔格说，他是麻省理工学院的博士生，作为硕士论文的一部分进行了这项研究。乌贼是头足类动物，身体细长，嘴巴周围有触须。它们经常通过改变皮肤颜色和图案来与周围环境融合，从而躲避捕食者。更令人感兴趣的是，它们还可以将皮肤的纹理与周围表面的纹理相匹配。章鱼和其他头足类动物也同样伪装自己。
受到这些水生伪装大师的启发，古塔格和共同作者、哥伦比亚大学工程学院院长玛丽·博伊斯希望创造出自己的具有可调节纹理的人工表面。为此，他们开发了一种3D打印工艺，使用两种类型的聚合物：一种刚性，一种柔性。打印机将一系列刚性聚合物插入由更柔性材料组成的柔软材料床中。当材料被压缩时，其自然光滑的表面会呈现出图案化的纹理，这取决于嵌入的刚性聚合物的间距和形状。它可以是光滑的、有脊的、凹凸不平的，甚至可以形成更复杂的图案。当材料被释放时，它会恢复到原来的光滑纹理。
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加州大学圣地亚哥分校的工程师蔡胜强（未参与这项研究）表示，古塔格和博伊斯的材料“具有创新性和启发性”。蔡胜强认为，这种创建可修改表面的方法的创建不仅在表面工程方面具有许多重要的应用，而且还可以为生物表面图案的潜在力学提供宝贵的见解。
一旦材料被打印出来，其刚性聚合物就会固定在一个固定的阵列中，并且不能相对于彼此改变位置。但是古塔格和博伊斯已经提出了许多方法，可以从同一张打印的材料中获得不同类型的表面。例如，通过使用细长的刚性聚合物而不是球形的刚性聚合物，科学家可以创建沿一个方向光滑但在相反方向有脊的表面。一些刚性聚合物可能会根据施加的力的大小产生不同纹理的表面。如果它们被轻轻挤压，它们会形成一种纹理，但进一步压缩会导致聚合物相对于彼此旋转，从而形成不同的形貌。其他聚合物可能会相对于软材料膨胀或收缩。
在古塔格和博伊斯为实际测试他们的代码而打印的样品中，刚性聚合物的直径约为一厘米，而软材料床的宽度约为一米。但是，据古塔格说，他们的打印工艺可以根据材料的预期用途进行放大或缩小。“主要的是颗粒的相对大小和它们的相对间距，而不是绝对大小，”他说。
该团队还发现，他们的可修改表面不仅对伪装有用，而且还可用于各种其他应用，例如使物体更具或更不具空气动力学特性、反射性或防水性。这些表面也可能有助于控制流体流动。看来，可变形的形貌可能会将3D打印革命带入许多新行业。