3D打印技术发展到今天，我们已经不仅能够打印出指定的形状，而且也能够结合多种材料，在打印对象的不同区域内分配不同的特性。比如已经上市一年多的Stratasys公司Objet500 Connex3 彩色多材料3D打印机，尽管它非常昂贵。

事实上，最近在麻省理工学院（MIT）机械工程系，由研究生Mark Guttag和Mary C. Boyce领导的一项研究，则把这一工艺又向前推进了一步，进入了第四维度。其实，在此之前我们都见过很多4D打印应用。比如在遇到水汽时可以自动折叠的结构或者在受到各种外界因素影响时会改变形状的对象。从这个角度看，4D打印可能仅仅是智能材料的下一个演进。而此次MIT研究人员的成果实，4D打印使得他们能够在引入某个变量时让打印结构的表面纹理进行相应的改变。这一成果已经发表在《Advanced Functional Materials》的一篇名为《通过对颗粒增强软复合材料的使用实现本地动态可控的表面形貌（Locally and Dynamically Controllable Surface Topography Through the Use of Particle-Enhanced Soft Composites）》。

    为了达到上述研究目标，研究人员在同一个3D打印对象中使用了多种材料。他们使用了较软的、更有弹性的聚合物——有点像橡胶，以及更强，更硬的材料。据了解，研究人员使用了一块模拟软件，通过建模模拟出一个由两种材料组成的物体。经过仿真可以展示出对象究竟会对表面压力如何反应。而一旦仿真结果满足他们的要求，他们就用多材料3D打印机将其打印出来。

“它证明了一种具有间歇性和随机性的丰富多样的表面特征变化，包括可变波、折皱状的特征、平顶、谷底等，可以通过改变不同的无因次几何参数（例如，相对的颗粒大小、形状、间距和分布等）来获得。”研究人员写道。“此外，这些表面特征可以通过颗粒定位来本地控制，不依赖于不稳定性。

当压力被施加在材料上时，一个曾经接近于完全平坦的表面经历了表面形态的转换。而这一转换的具体形态，取决于位于物体内部的软硬材料。

黑色椭圆表示硬质材料，而灰色区域则代表更柔软的材料

“这一研究创建出了具有可重构表面纹理的材料，是独一无二的。”美国西北大学土木与环境工程和机械工程教授Yonggang Huang称。“这项研究对于实际应用的潜在影响是巨大的。它可以用于许多受益于表面变化的应用，比如在光学和摩擦学中的许多应用。”

Huang并没有参与这项研究，但是他认为一旦这项技术被开发出来，我们将看到许多应用会因此涌现。这种技术可能的应用包括：伪装的制造；可以推进、吸引或引导液体流动的材料；反光材料和每隔一段时间移位的材料，这样可以而限制海洋生物在轮船的底部堆积。

尽管MIT的这项研究是围绕压力变量进行的，但是其他变量如温度、湿度水平、和电荷等都可以用来刺激材料的转化。显然，在这个方向上还有很广阔的研究空间，该研究得到了MIT与Masdar科学技术研究所合作项目的资助。