Дослідники з університету Воллонгонг (University of Wollongong), Австралія, розробили новий матеріал на основі гідрогелю, який досить жорстокий і механічно міцний, що робить його сумісним з існуючими технологіями тривимірного друку. Більш того, об’єкти, надруковані з цього матеріалу, можуть неодноразово і досить швидко змінювати свою форму під впливом нагрітій до досить високої температури води. В якості демонстрації дослідники виготовили автономний водний регулятор, але новий матеріал може бути використаний і для виготовлення м’яких роботів, різних датчиків типів і самособирающихся мікро — і макроструктур.Мета так званої «4D-друку» полягає в тому, щоб забезпечити вироблені за допомогою тривимірної друку об’єкти можливістю змінювати свою форму, фізичні, механічні, оптичні та інші властивості в часі. Ці об’єкти можуть реагувати на високу температуру, тиск, наявність води і на зміни інших умов навколишнього середовища. А в деяких випадках такі об’єкти можуть прийняти свою початкову форму.Прикладами технології 4D-друку є об’єкти, виготовлений на тривимірному принтері, які згинаються під впливом тепла, що збільшуються в розмірах при впливі води і більш складні об’єкти, які можуть самособираться в більш складні структури під впливом різних факторів. В даний час технології 4D-друку ще дуже далекі від можливості їх практичного застосування, але технологія постійно розвивається завдяки тому, що технології тривимірної друку стають все більш доступними. Матеріали для 4D-печатки, що мають спеціальні склади, можуть зробити дуже значні зміни своїх форм, але в більшості випадків їм для цього потрібно досить багато часу. За цей час деякі матеріали втрачають механічну міцність, а зміни форм оборотні не до самого кінця.Розуміючи недоліки існуючих матеріалів для 4D-друку, дослідники створили матеріал, в якому використовується так звана жорстка іонна ковалентний заплутаність (tough ionic covalent entanglement, ICE). ICE-гель складається з двох полімерних мереж, які пов’язані один з одним за допомогою перехресних іонних і ковалентних хімічних зв’язків. Така структура надає матеріалу жорсткість, перешкоджаючи виникненню і розширенню мікротріщин у разі деформації матеріалу.Нижче точки критичної температури, яка складає 35 градусів по шкалі Цельсія, матеріал втрачає велику частину міститься в ньому води і стискується в об’ємі приблизно на 50 відсотків. Саме це явище було використано для створення автоматичного водяного клапана, який закривається під впливом сильного потоку дуже гарячої води, блокуючи близько 99 відсотків потоку. Клапан відкривається знову, коли температура води знижується. При цьому, всі процеси відбуваються в природному для матеріалу манері, що дозволяє клапану працювати практично не зношуючи своїх вузлів і деталей.Незважаючи на те, що область 4D-печатки знаходиться зараз ще в дитячому віці, її подальший розвиток обіцяє величезні вигоди для будівництва, для техніки, що працює в екстремальних умовах, наприклад, у космосі. А якщо в майбутньому пристрою тривимірної друку будуть зменшені до молекулярного рівня, то використання 4D-печатки на такому рівні може зробити революцію в буквальному розумінні цього слова в медицині, біотехнології і в безлічі інших областей.