西班牙马德里理工大学与IMDEA材料研究所的研究团队联合德国医疗技术公司Meotec，创新性地开发出基于降解触发机制的4D打印方法。该技术通过标准熔融沉积成型（FFF）工艺，利用聚乙烯醇（PVA）的水解降解特性，触发聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETG）中存储的弹性能量逐步释放。研究成果已于近期发表在《增材制造》期刊。

这项研究首次将材料降解本身作为4D打印结构的驱动机制。传统4D打印系统多依赖热、光、电场或湿度触发转变，而新方法通过组合两种常见聚合物PVA和PETG实现降解驱动的渐进式形变。

"该策略将降解这一未被充分探索的机制转化为4D打印系统的强大驱动力，"论文作者William Solórzano博士解释道。PVA充当临时机械约束件，在水中逐渐降解并降低刚度，PETG随即释放存储的弹性能量，实现受控形变。

研究团队通过拉伸和弯曲测试量化了PVA在水解过程中的力学演变。结果显示干燥PVA初始刚度约5GPa，浸泡80分钟后弹性模量下降36%。PETG在浸泡中保持力学稳定，但增塑效应加速了应力松弛。

生物相容性测试表明，PVA能快速溶解且无细胞毒性，PETG在六天后仍保持89%以上的细胞活性。两种材料均展现与人体原代细胞的良好相容性，证实其适用于医疗器械。

研究团队开发了螺旋PETG弹簧与蛇形PVA弹簧组成的原型器件，展示了降解触发机制的实际应用。PVA水解后PETG弹簧按预设节奏释放位移，实现了两个阶段的渐变形变。

在欧盟"BIOMET4D"项目支持下，该技术已进入骨科牵引器、心脏封堵器等二类医疗器械的研发管线。研究人员表示通过调整PVA的取代度或共混改性，可实现从数天到数月的降解周期精确调控。