准确地说，4D打印是一种能够自动变形的材料，直接将设计内置到物料当中，不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。4D打印可以生产智能产品，它可以自动适应外部变化，进行自我修复。比如，管道可以设计成能够根据水流量进行膨胀或收缩的，或者在破裂时自我修复。

4D打印最关键是“智能材料”。 吕坚教授研究组开发了复合弹性体（二甲基硅氧烷）基纳米复合材料（NCs）,从而克服了陶瓷前体难以变形的难题。这种陶瓷前驱体可以拉伸超过初始长度的三倍，从而使其可以被印刷和变形成复杂形状的弹性体结构，并可最终转化成一般意义上坚固的陶瓷。

弯曲的蜂窝陶瓷和手机背板

研究团队将粒径为20-50纳米之间的氧化锆晶体掺入聚二甲基硅氧烷（PDMS）基质中，以此提高结构未定型和消除收缩效应。他们开发了氧化锆组分分别为40%和20%两种不同类型的墨水，采用直接写入（DIW, Direct ink writing）打印的方法，并通过氩气或真空加热之后，再空气中加热两步成型获得陶瓷。