有朝一日，木制家具可以平裝運輸，然後烘幹，形成最終的形狀。

上圖：用木漿墨水打印成扁平矩形，被編程為幹燥固化後形成複雜的形狀。

來自耶路撒冷希伯來大學的科學家們發明了一種木質墨水，可以擠壓成扁平的木質結構，在幹燥和收縮過程中可以自我變形成複雜的3D形狀。研究人員上周在芝加哥舉行的美國化學學會會議上展示了他們的研究成果。有一天，這種技術可能會被用于制造家具或其他木制産品，這些産品可以被平裝運到一個目的地，然後幹燥，形成所需的最終形狀。

目前，開發新型變形材料是一個非常活躍的研究領域，因為它有很多有前景的應用，比如制造人造肌肉—人造材料、驅動器或類似的設備，可以模拟天然肌肉運動的收縮、擴張和旋轉（扭矩）特性。這種形狀的變化是對外部刺激的反應。

例如，大多數人造肌肉被設計成能對電場（如電活性聚合物）、溫度變化（如形狀記憶合金）以及氣動帶來的氣壓變化做出反應。2019年，一組日本研究人員在一種晶體有機材料中加入了一種聚合物，使其更靈活，通過使用他們的材料可以讓一個鋁箔紙娃娃做仰卧起坐，充分展示了他們的概念證明。

2020年，麻省理工學院的科學家們成功地創造了可以轉變為更複雜結構的平面結構，包括人臉。這些結構采用了與3D打印相同的制造技術，但其設計可以随着時間的推移而變形，以響應濕度和溫度的變化。有一天，它們可能會被用來制作可以在溫度或其他環境條件發生變化時自行展開和膨脹的帳篷。其他潛在的用途包括可變形的望遠鏡鏡片、支架、人造組織的支架和軟機器人。

去年，皮克斯的商标動畫 Luxo 平衡臂燈“Luxo, Jr.”幫助激發了一種新穎的方法，來構建用于機器人、生物技術和建築應用的多功能變形材料。凱斯西儲大學（Case Western Reserve University）和塔夫斯大學（Tufts University）的物理學家們發現，如何在沒有任何外部刺激（如壓力或熱量）的情況下，通過附近凹凸不平的表面改變其物理外觀，從而遠程操縱通常平坦的液晶表面。卡内基梅隆大學的科學家們創造了一種簡單的機制，來制作便于運輸的扁平面食，而這種面食在烹饪時會呈現出特定的 3D 形狀。

一般來說，典型的制造技術将木材等材料視為被動成型的物體。科學家埃蘭·沙龍（Eran Sharon）在美國化學學會會議的新聞發布會上說：“你按下它、彎曲它、雕刻它、加工它，以獲得所需的形狀。如果你看看大自然，沒有什麼東西是這樣形成的。組織慢慢地膨脹，形狀從不同的膨脹和收縮分布中顯現出來。這是自我變形。我們想回到這個概念的起源，回到自然，用木頭來做。”

幾年前，埃蘭·沙龍和他的同事們從木材廢料中提取了一種木質墨水，用于3D打印機，從而創造出一種自我變形的材料，同時也是環保的。沒有添加合成樹脂。他們從植物細胞中作為天然粘合劑的纖維素中獲得了這個想法。

該研究的合作者多倫·卡姆（Doron Kam）說：“在自然界中，如果你砍倒一棵樹，樹就會開始幹枯。水從木頭上蒸發，它的體積變小了。由于木材中纖維取向的變化，這種收縮不均勻地發生。雖然翹曲被普遍認為是一個問題，但我們認為可以嘗試理解這一現象，并利用它來實現理想的變形。”

上圖：木漿墨水可以用 3D 打印機擠壓成扁平的圓形。

為此，沙倫和卡姆設計了一個系統，可以将木漿擠壓成扁平的圓形。當木漿墨水幹了，它就會彎曲并形成一個新的3D形狀。通過精确控制方向（噴嘴的路徑或擠出機在空間中的運動方式），他們發現，他們可以控制最終物體的形狀。

調整打印速度（木漿墨水的流速）可以提供額外的控制，因為收縮發生在垂直于墨水中的木纖維，打印速度會改變它們的對齊程度。較慢的速率會導緻所有方向的收縮，因為粒子的方向更随機。更快的速度會産生更多的方向性收縮，因為纖維彼此對齊。

該團隊能夠産生幾種不同的自變形配置。例如，一系列同心圓會收縮形成馬鞍形狀，而從中心點發出的射線，會變成圓頂或錐形結構。堆疊兩個矩形層，每個打印方向不同，在幹燥後會産生螺旋。研究人員發現，他們還可以對打印路徑、速度和堆疊進行編程，以控制形狀變化的特定方向，例如，确定矩形是否會扭曲為順時針或逆時針螺旋。

這項工作是一個理論框架的原理證明，用于預測由木質墨水 3D 打印的自變形結構的最終形狀。 下一步是組合鞍座、圓頂、螺旋和其他形狀，以制作更複雜的最終對象，例如椅子。 研究團隊設想有一天，修剪樹木或落葉的碎屑可以回收用于制造木材墨水，這樣就不用運輸木材來建造（或重建）桌椅了。

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