一個聯合研究團隊成功開發出首個以工業硫廢料為基礎的 4D 列印技術，製造出可回收的軟體機器人，這些機器人能根據熱、光和磁場自動移動。每年，石油精煉過程中會產生數百萬噸的元素硫作為副產品，這些硫大多數被儲存或丟棄。韓國研究團隊找到了一種方法，將這些工業廢料轉化為自動移動且完全可回收的軟體機器人的建構材料，這一 4D 列印方法首次展現了其潛力。
團隊由韓國化學技術研究院（KRICT）的金東均博士、漢陽大學的鄭在煒教授和世宗大學的金永錫教授領導。4D 列印與傳統 3D 列印最大的區別在於時間的元素。傳統的 3D 列印製作靜態物體，而 4D 列印則能在列印後，根據外部觸發改變形狀或行為。KRICT 團隊開發了一種新型的富硫聚合物，稱為聚（苯並聚硫）網絡（PSNs），這些材料具有形狀記憶特性，能根據玻璃轉變溫度調整形狀。
一旦列印完成，這些結構可以在熱或光的刺激下改變形狀，無需馬達或機械部件。通過添加 20% 的磁性顆粒，團隊製作出小於半英吋的複合機器人，這些機器人能根據外部磁場自由移動。
這項技術的一個引人注目的特點是組件的連接方式。僅需用近紅外激光照射八秒鐘，就能觸發化學焊接反應，使內部硫鍵暫時斷裂並在接合處重新連接，無需任何粘合劑。研究人員展示了他們技術的潛力，組裝出各種模塊化結構，這些結構模仿了複雜的建築形式。其中包括了標誌性聖家堂的迷你版本和一個詳細的可伸縮屋頂體育場模型。每個結構都是由單獨列印的塊組成，均能根據指令改變形狀，充分展示了 4D 列印方法的精確性、靈活性和動態能力。
當列印結構達到使用壽命的終點時，可以將其熔化並重新用作新的列印材料，而不會損失質量或體積。這一過程使材料能夠持續重複使用，形成研究人員所描述的封閉循環、完全可回收的製造系統，有助於顯著減少高端製造中的廢物。金博士明確表示，這項研究展示了將工業硫廢料升級為先進機器人材料的首個範例。
自主移動且可回收的智能材料預計將成為未來軟體機器人和自動化技術的關鍵驅動力量。軟體機器人——由柔性材料而非剛性金屬製成的機器——在醫療、藥物傳遞和精密製造等應用中越來越受到重視。它們最大的限制在於材料本身，這些材料常常缺乏足夠的強度、反應性和可持續性，無法滿足現實世界的需求。KRICT 方法解決了這三個挑戰，利用廉價的廢料製作能夠在多種刺激下自動反應的機器人，並且完全關閉了製造廢物的循環。
這項研究得到了韓國國家研究基金會和美國陸軍研究實驗室的支持，研究結果已發表在《高級材料》期刊上。
