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盡管如今關于3D打印材料的研發(fā)正在突飛猛進，但是正中間最前沿、最讓人興奮的進展則來自一種可以自組裝的材料：3D打印的紡織品、木材或甚至碳纖維能夠在熱、或者其它環(huán)境刺激條件下主動轉化成預定的形狀或者結構——有人也將其稱為“4D打印”。這種可編程自組裝的3D打印對象在未來的施工、產品制造、航運和用戶交互方面擁有非常廣闊的潛在應用。

而現在，麻省理工學院（MIT）自組裝實驗室的科學家們正在努力實現其中的一小部分——3D打印可自組裝的鞋子。確切地說，他們正在進行的這個Minimal Shoe項目主要目的是開發(fā)一個能夠根據用戶腳的形狀和大小自動精確變形的鞋子。夠科幻吧？

那么，他們是怎么做到的呢？首先科學家們需要使用3D打印技術打造出一種“主動式”的紡織材料，它是用某種塑料材料根據不同的厚度和經過編程的圖案打印出來的一種被延展了的紡織材料。當這種紡織材料從被延展的狀態(tài)解放時，它會“跳起來”，或者重新配置自身，變成預先經過編程設定的形狀。對于這個Minimal Shoe項目而言，它會收縮，并且變成您的腳的形狀。而通常來說，將織物拉伸成為剛性的結構框架需要復雜的成型和機械方法，但是3D打印技術降低了成形過程的復雜性。而且，不像其他的可穿戴式技術，自組裝紡織物與復雜而綜合的機器人是兩種概念。前者主要是針對周圍的環(huán)境做出整體性的反應。

活動鞋鞋面折疊

活動鞋鞋面切割

 “Minimal Shoe是一種主動性的紡織物和它目前還處于研究進展當中。”Guveran說：“我們可以讓它收縮鞋子的尺碼，而且就沿著您的腳周圍進行收縮。”這種材料是半透明的，重量很輕，具有極高的可塑性，給鞋子帶來一種來自太空時代的、猶如空氣般輕盈的美感。

這雙鞋子對于3D打印技術的使用也很有意思，因為一般要3D打印整只鞋子的話是非常耗時而復雜的。而在這個項目里科學家們將需要3D打印的部分縮減至最小，只保留與鞋子主動變形有關的部分。這種混合制造技術將3D打印材料與更為傳統(tǒng)的鞋類材料，如皮革、橡膠、等結合起來，從而能夠實現更多的定制化和更快的成型。

此外，研究人員還提供了制造Minimal Shoe的兩種可能的方式。一種雄心勃勃的版本是將整只鞋——包括鞋面和鞋底——都3D打印出來。但是該項目的負責人Skylar Tibbets稱更為現實的版本是只打印鞋面的部分，然后再將其連接到傳統(tǒng)材料上。“我們已經擁有了可以自動變形的主動性紡織品，但是為了使其更加高效，以這種方式（指只3D打印鞋面）制造可能更為可行，因為它可以以最少的時間和材料實現高度主動的對象。”另外一位研究人員Christophe Guberan說。

Tibbets補充說，他們的研究目的的很大一部分是為了推動主動性紡織品的應用極限，以及為它打開更多的可能性。“因此，我們并不需要把這個世界看成僅由靜態(tài)的、死寂的、冰冷的材料組成的。它們也可能是高度活躍的，當然這并不意味著它們會更貴。”

盡管這個Minimal Shoe目前仍然是一個正在進行中的研究項目，研究團隊還正在為它尋找各種可能的用途。但是一家匿名的運動用品公司已經對此表示了興趣。