借助旋转式多材料 3D 打印创新工艺，哈佛大学研究团队成功研制可编程人造肌肉细丝，这类毛发状复合丝材可跟随温度变化，精准完成弯曲、扭转、膨胀、收缩等可控形变，为软体机器人、生物医药耗材、智能过滤器件等行业提供新型原材料方案，相关科研成果已刊发在国际顶刊《PNAS》。

本课题由哈佛约翰・保尔森工程学院詹妮弗・刘易斯教授课题组牵头，博士后穆斯塔法・阿卜杜勒拉赫曼担任论文一作，论文详细阐述了主动 - 被动复合丝材的一体化 3D 打印成型思路（论文 DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.2537250123）。本次 3D 打印方案核心亮点，是在单根丝材内部同步复合活性液晶弹性体与常规被动软质弹性体两种原料。

依托定制旋转喷嘴共挤成型，打印阶段就能提前预设线材形变逻辑：液晶弹性体受热沿分子链收缩，搭配恒温定型的被动弹性体做限位导向，无需后期二次加工，线材就能实现预设的各类形变动作。科研团队参考自然界藤蔓、肌肉组织、象鼻等天然柔性构造，希望依托多材料 3D 打印复刻生物级精细运动能力，突破传统单一材质弹性体变形受限的行业痛点。

设备喷嘴旋转挤出工艺可灵活调控丝材截面的材料分布，轻松打造螺旋结构线材，精准定制温度触发后的扭转、弯折参数。为精准测算复合材料力学性能，课题组联动哈佛物理系、化学系专家，借助布鲁克海文国家实验室 X 射线散射设备完成液晶分子排布表征，完善整套材料设计理论。研究人员先调控活性弹性体排布位置，制备出形变逻辑差异化的波浪形 3D 打印细丝：活性材料置于弧面外侧，升温线材舒展膨胀；活性材料设于内侧，受热线材向内收缩。

在此基础上，团队把单根细丝拼接编织成多孔晶格结构，落地两项实用样机。其一为温控主动过滤器件：低温状态晶格收拢闭合截留颗粒，升温后孔隙张开释放物料；其二是软体机器人抓取夹具，依靠人造肌肉丝材受热收缩实现抓取、降温松弛完成卸料，可稳定夹持细小杆件。实验还实现晶格受热整体拱起成穹顶结构，形变效果和仿真数据高度匹配。工艺尺寸兼容性表现优异，现有设备可量产直径约 100 微米超细打印丝材，通过优化喷嘴结构与墨水配方，还能持续往微型化方向迭代。项目研发人员表示，后续可融合液态金属等功能耗材，拓展复合 3D 打印材料体系。现阶段液晶弹性体产业化尚在起步阶段，而这套旋转多材料 3D 打印人造肌肉成型体系，大幅降低智能柔性构件的制备门槛，加速仿生人造肌肉商业化落地。除软体抓取机器人、动态阀门、可调过滤器以外，该 3D 打印细丝还可制成可注射医用支撑线材，在创伤止血、人体组织支撑等生物医药场景具备重要应用潜力。

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