Trong năm 2014, công nghệ in 3D đã có những bước phát triển vượt bậc, với việc tạo ra những bộ phận giả để thay thế trong cơ thể con người hay lần đầu tiên các nhà du hành có thể tạo ra đồ vật trong vũ trụ bằng máy in 3D. Tuy nhiên Skylar Tibbits lại cho rằng tương lai của chúng ta là công nghệ in 4D.

Tiến sĩ Skylar Tibbits cùng các đồng nghiệp của mình tại đại học Massachusetts đã tiến hành nghiên cứu một dự án cùng với công ty Stratasys và Autodesk Inc, nhằm tạo ra những vật thể vượt trội hơn cả công nghệ in 3D hiện nay. Với ý tưởng những đối tượng thông minh có khả năng thay đổi hình dạng khi gặp phải những điều kiện và tương tác khác nhau từ bên ngoài.

Tạo ra những đồ vật có khả năng biến đổi hình dạng, đó là công nghệ in 4D.

Skylar Tibbits cho biết “Thông thường chúng ta sử dụng máy in 3D và tạo ra các món đồ, lắp ghép chúng và hoàn thành công việc. Nhưng mục tiêu của chúng tôi là tạo ra những thứ có thể thay đổi hình dạng theo thời gian, có khả năng tùy biến được. Khi đó chúng ta chỉ cần tạo ra một món đồ để thay thế toàn bộ”. Đó chính là công nghệ in 4D.

Ý tưởng phát triển dự án in 4D đến với Skylar Tibbits khá tình cờ trong một cuộc thi tại MIT. Cuộc thi với thách thức các nhà khoa học phải làm sao để tạo ra các đồ vật mà không sử dụng đến cảm biến, động cơ hoặc thiết bị kỹ thuật. Trong khi đi tìm lời giải, Skylar tìm đến một người bạn tại Stratasys (một công ty in 3D hàng đầu). Người bạn này đã nói với ông rằng họ đang phát triển một loại vật liệu mới có khả năng mở rộng 150% khi gặp nước.

Sự biến đổi của một tấm phẳng để tạo thành hình dạng khác.

Tuy nhiên câu hỏi được đặt ra là làm thể nào để tạo ra chính xác hình dạng mà mình muốn. Skylar đã tìm ra câu trả lời đó chính là hình học. Skylar đã tìm ra cách tính toán chính xác sự thay đổi hình dạng, mở rộng hay uốn cong của vật liệu dựa trên hình dạng ban đầu của kết cấu đó.

Từ đó, ông có thể biết chính xác hình dạng của vật thể sau khi biến đổi. Và ông có thể tạo ra những thiết kế ban đầu để có được hình dạng mong muốn sau khi biến đổi. Skylar cũng tiếp tục tiến hành nghiên cứu những tác động của các điều kiện khác nhau ngoài nước như nhiệt độ, áp lực và dòng điện.

Hiện tại Skylar và các đồng nghiệp của mình đã có thể tạo ra những kết cấu đặc biệt có thể thay đổi hình dạng khi gặp môi trường nước. Với những khớp nối làm từ loại vật liệu nói trên, khi gặp nước chúng sẽ khiến vật thể ban đầu có hình dạng hoàn toàn khác.

Chúng ta đã có thể điều khiển sự biến dạng của vật thế, nhờ kết cấu khớp đặc biệt.

Các nhà khoa học cho biết ứng dụng của công nghệ này là rất rộng rãi trong tương lai. Quân đội Mỹ cũng đã tài trợ cho đại học Harvard, Đại học Pittsburgh và Đại học Illinois để tìm ra phương pháp mới giúp tạo ra những đối tượng có thể thay đổi hình dạng. Gọn nhẹ khi vận chuyển và lúc cần thiết có thể trở thành những cây cầu nổi, căn cữ dã chiến hay các loại vũ khí, cơ giới …

Bên cạnh đó xây dựng cũng là một trong những lĩnh vực có thể áp dụng công nghệ in 4D, với những kết cấu có khả năng thay đổi tù thuộc vào điều kiện thời tiết nắng mưa.

Không chỉ dừng lại ở đó,  tiến sĩ Skylar còn muốn kết hợp nghiên cứu của mình với công nghệ nano mới phát triển để tạo ra những bước tiến mới. Khi kết hợp với công nghệ nano, các nhà khoa học sẽ kiểm soát tốt hơn sự biến đổi của các loại vật liệu ở cấp độ phân tử, tăng độ chính xác cần thiết.

Quần áo biến hình, một ứng dụng sẽ rất thú vị trong tương lai của công nghệ in 4D.

Hãy thử tưởng tượng bạn mặc một chiếc áo có khả năng tự tạo các lỗ nhỏ thống gió khi trời nắng nóng, và khi trời mưa có khả năng tự biến đổi thành một chiếc áo mưa chống thấm. Công nghệ tiên tiến này không chỉ ứng dụng trong những lịch vực cao siêu, mà nó sẽ làm thay đổi chính cuộc sống thường ngày của chúng ta. Hãy cùng chờ đợi trong năm 2015 các nhà khoa học sẽ làm được những gì với công nghệ in 4D này.