创新是引领发展的第一动力。
前沿科技的价值，不仅在于探索未知、突破极限，更在于服务国家战略需求、回应经济社会发展需要。一批具有战略意义的创新成果正从实验室走向产业和社会应用，在推动技术进步、改善生活品质中释放创新价值。
作为连接高校创新资源与区域产业需求的重要平台，研究院始终聚焦国家战略和产业发展前沿，推动基础研究、关键技术攻关与成果转化深度融合。
“前沿解码”专栏聚焦研究院前沿科研团队和创新成果，解读技术原理，展现科研创新背后的探索历程，带领读者走近实验室里的“未来科技”，理解前沿技术如何从创新突破走向应用实践。
一枚会“自适应”的支架
未来的医疗器械，或许不再只是一个固定形态的工具。
想象这样一个场景：一枚智能支架在植入前保持较小尺寸，通过微创方式进入人体后，根据环境变化恢复设计形态，实现与组织的精准贴合。
这种能够感知环境、主动调整自身状态的智能结构，正在成为未来医疗发展的重要方向。
而实现这一设想的关键技术之一，就是4D打印。
那么，4D打印究竟是什么？
简单来说，3D打印创造的是一个固定形态的产品，而4D打印则让制造出的结构拥有“感知和响应”的能力。借助智能材料，打印结构能够在温度、光、电、磁等外界刺激下按照预设方式发生变化，实现从“制造产品”到“创造智能结构”的转变。
如果说3D打印完成的是“把设计变成现实”，那么4D打印探索的，则是让结构拥有与环境互动的能力。
这种由静态制造走向动态响应的变化，为医疗器械发展打开了新的想象空间。
一项从航天走来的技术
事实上，4D打印背后的智能材料与结构技术，最初并不是为医疗领域而生。
在航空航天领域，面对发射空间有限、任务环境复杂等挑战，如何让结构实现“小空间收纳、大空间展开”，并在关键时刻完成精准变形与可靠锁定，一直是航天工程的重要课题。
围绕这一需求，研究院智能材料与结构团队在刘彦菊教授带领下，长期聚焦形状记忆聚合物、智能复合材料及4D打印技术研究，探索利用智能材料实现结构主动变形与精准控制。
基于形状记忆效应的智能结构可展开技术，团队相关成果曾应用于航天领域柔性太阳翼展开机构、国旗锁紧展开结构等关键场景。这类结构能够根据环境变化完成形态转换，为航天装备轻量化、智能化发展提供技术支撑。
国旗锁紧展开结构
从实验室到航天任务，智能材料经历了复杂环境验证。而随着研究不断深入，团队开始探索一个新的方向。
如果一种能够自主变化的智能结构可以服务航天任务，是否也能服务生命健康？
人体同样是一个动态变化的复杂系统。血管会扩张收缩，组织会修复调整，身体状态始终处于变化之中。
如何让医疗器械不再只是“固定支撑”，而是能够感知需求、适应变化，实现更加精准、微创的治疗，成为医工融合领域的重要探索方向。
于是，一项源于航天领域的智能结构技术，开始向生命健康领域延伸。
一种让材料“懂人体”的4D打印技术
围绕医工融合需求，研究院智能材料与结构团队将智能材料、先进制造与生物医学应用结合，探索4D打印技术在医疗领域的创新应用。
传统医疗器械通常根据人体某一状态进行设计，但人体环境始终处于动态变化之中。如何让医疗器械具备更强的适应能力，成为医工融合领域的重要探索方向。
4D打印提供了一种新的解决方案。
团队围绕形状记忆聚合物智能材料体系开展研究，通过材料设计、结构优化和制造工艺创新，实现“材料—结构—功能”的协同设计。
4D打印智能矫形装置
其中，形状记忆聚合物最大的特点，在于它能够“记住”自己的原始形态，并在外界环境激励下主动回复到原始形态。这种特性使其在植入式医疗器械领域具有重要应用潜力。
一枚4D打印血管支架可以在植入前保持较小尺寸，降低输送过程中的创伤风险；进入人体后，在特定环境刺激下恢复设计形态，实现精准支撑。
这意味着，医疗器械未来或许可以从“固定结构”向“智能响应结构”转变。
4D打印形状记忆血管支架
一种走向产业的智能医疗探索
科技创新的价值，不仅在于突破技术边界，更在于推动科研成果走向实际应用。
围绕4D打印智能医疗技术，团队积极探索从基础研究到产业应用的转化路径，推动智能材料、先进制造与生物医学应用深度融合。
基于团队在智能材料与4D打印领域的科研成果，2025年12月，苏州塑睿材料科技有限公司正式成立，成为推动相关技术产业化落地的重要载体。
公司聚焦4D打印智能生物医疗器件研发，围绕智能材料、高性能纤维及复合材料等方向开展成果转化，推动团队在医疗器械、生物材料等领域的科研积累从实验室走向应用场景。
在人用医疗领域，团队围绕心血管介入、气道管理、骨科康复等方向开展探索，将形状记忆材料与4D打印技术结合，开发具有智能响应能力的医疗器械，为精准医疗和个性化治疗提供新的技术路径。
从科研探索到企业孵化，从材料创新到应用落地，塑睿公司的成立不仅是团队技术积累的重要延伸，也是高校科研成果服务产业发展的实践探索。
一种能够适应变化的宠物假肢
与此同时，团队也将智能材料应用拓展至更广泛的生命健康场景。
其中，4D打印宠物假肢成为团队探索智能材料应用边界的重要方向。
传统假肢产品通常需要根据使用对象当前形态进行设计，但宠物在康复过程中存在体型变化、生长发育以及活动方式差异等特点，对假肢的适配性、舒适性和长期使用效果提出了更高要求。
针对这些问题，团队将形状记忆材料与4D打印技术结合，探索开发具有温感自适应功能的宠物假肢。
通过优化高分子材料配比，假肢接口能够在宠物体温作用下发生适度软化，根据残端轮廓实现精准贴合，有效缓解局部压迫和摩擦带来的不适。同时，材料响应特性还能帮助假肢适应宠物短期内的形态变化，延长单只假肢的使用周期。
4D打印宠物假肢
相比传统假肢，这类智能假肢不再只是提供机械支撑，而是能够根据使用环境和生物状态主动调整，实现从“被动适配”到“主动适应”的转变。
随着宠物消费升级和健康管理需求不断增长，宠物医疗正成为宠物产业发展的重要方向。数据显示，2025年中国城镇宠物（犬猫）消费市场规模达到3126亿元，宠物数量突破1.26亿只，宠物医疗作为宠物消费升级的重要板块，正迎来快速发展阶段。
在宠物假肢这一细分领域，全球市场也呈现增长趋势。目前，国际市场已有OrthoPets、Bionic Pets等专业品牌布局，而国内相关领域仍处于探索阶段，产业生态尚未完全形成。
依托智能材料、4D打印以及生物医学交叉研究积累，塑睿公司将在宠物医疗这一新兴应用场景中探索差异化发展路径，推动智能材料技术走向更多生命健康场景。
一种从创新走向应用的力量
科技的发展，从来不是孤立前进。
一项技术从航天领域走向医疗领域，体现的不只是应用场景的拓展，更是高校科研力量面向国家需求、服务社会发展的创新实践。
4D打印带来的不仅是一种制造方式的改变，更是一种技术理念的转变。从制造一个固定的产品，到创造一个能够感知环境、主动适应变化的智能系统。
未来，随着智能材料、先进制造、生物医学等多领域交叉融合不断深入，更多实验室里的前沿技术将走向应用现场，为生命健康、产业升级和社会发展提供新的科技支撑。
从星辰大海到生命健康，从实验室探索到产业应用，智能材料正在不断拓展科技创新服务社会需求的新边界。
团队简介
智能材料与结构团队现有教授3人，研究员1人，副教授3人，博士后4人，其中，中国科学院院士1人，国家级高层次人才2人。团队长期聚焦航天航空、生物医学、机器人等高端领域对智能材料的迫切需求，针对复杂服役环境下材料“动态响应差、功能单一、依赖进口”等痛点问题，深耕形状记忆聚合物的自主研发与应用突破。通过攻克材料分子设计、性能调控、结构集成等核心技术，成功打破国外在智能变形材料领域的技术封锁，发明了多种智能可变形结构，实现在航天、生物医疗、机器人等领域成功应用。未来三年，团队拟在苏州持续培养高端科研人才，将智能材料与结构应用于苏州的医疗和电子产业，促进苏州市技术转移和产业转型升级，提高产业附加值和竞争力。
智能材料与结构团队深耕智能聚合物/复合材料设计、变形结构、空间展开结构、4D打印技术及其生物医学应用、软体机器人等方向，常年诚招硕博研究生及博士后研究人员。
团队主页：https://smart.hit.edu.cn./
文稿：张嘉鋆，责任编辑：孙铭锌，审核：徐榕滨
