来自未来的神奇盔甲，NASA 利用4D打印技术编造出太空金属织物

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在太空飞行的过程中，航天器载重量的增加是一个特别棘手的问题，仅仅是飞出大气层就需要多级火箭的逐级助力，而最后被送入太空的有效载荷可能连火箭总重量的十分之一都没有，这也就导致了发射报价居高不下，一公斤货物的发射价格普遍都会超过一万美元。
而为了节约成本，工程师们就尽可能的将有效载荷的重量降至最低。此前，美国国家航空航天局（NASA）就试验过一种可充气的太空舱，依靠内部的支架可以将其改装成任意的结构。而现在，NASA喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）又发明了一种三合一功能的可折叠金属编织材料，将会进一步提升太空运输的效率。

在过去近两年时间里，喷气推进实验室的研究人员一直在致力于这种太空金属织物的研发，它是由相互嵌合的不锈钢方块制成。但这种看起来像锁子甲的织物又不同于旧时的盔甲，它不是通过焊接而是通过3D打印将不锈钢挤压成连续的织状物。
同时，该金属织物的正反两面也都具有不同特性，正面是一列列平整的方块，有着金属的光泽，用来反射热和光。背面是一系列互相嵌合的圆环，帮助织物吸收热量。两面结合在一起使得该材料像一个超强的盾牌，足以保护宇航员和航天器免受太空垃圾的致命伤害。
但如果仅仅提到上述的几项功能，仿佛还不足以体现这种新材料的独特之处，毕竟NASA的太空飞船上的外部涂层早就已经做到反射光照、吸收热量以及保护船体了。 但到现在为止，NASA还没有同时具备这三种功能的材料。喷气推进实验室的系统工程师Raul Polit Casillas表示：“我们想看看一种普通的材料能否通过结构的优化来发挥更大的作用。”

图 | 喷气推进实验室的系统工程师Raul Polit Casillas

而NASA之所以能够赋予一种材料如此多的特性，重点还在于一种名为4D打印的技术，它是由麻省理工学院（MIT）研究员Skylar Tibbits在几年前所开创的一种技术，是利用3D打印机将不同的材料和结构逐层堆砌成一个单一的设计，但与3D打印不同的是，4D打印不仅可以逐层添加材料，还可以在打印的过程中将应有的功能添加进去。而由该技术制成的材料往往具有自动变形和自动组合的特点。

而利用4D打印技术，工程师可以让一块金属在特定的温度展开，或者让塑料在某些环境条件下膨胀或收缩，也可以让NASA的太空织物具有的柔性的几何形状，使其可以反射热量。Polit Casillas说。“如果二十世纪的制造业是大规模生产驱动的，那么二十一世纪的制造业就是由多功能的生产主导的。”
由于太空金属织物的可折叠属性，使得它成为了太空中不可或缺的一种材料。Polit Casillas表示，航天员完全可以在太空中自行打印这种材料，并用它来进行零部件的替换。除此以外，像在木卫二的探测以及航天员和飞船的保护中，它都可以派上用场。

图 | 木卫二上被科学家们认为可能会有生命存在

不过，NASA对于4D打印的利用仍处于探索阶段，Polit Casillas预计他的团队将最终开发出更多具有高级功能的材料。 预计很快就会有能够导电且改变形状的织物。 他说，重点是 “要在较少的材料上集成尽可能多的科技元素”。虽然传统的观点认为多功能复合的方法并不能打造出最好的产品，不过，随着技术的演化，这一观点也应该有所改变了。

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