聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAm）水凝胶是研究最多的温敏水凝胶之一，因为它在低临界共溶温度(LCST)会发生急剧的相变。当温度低于LCST时，PNIPAm与普通水凝胶一样是亲水的；但当温度高于LCST时，PNIPAm水凝胶开始排出水分。PNIPAm水凝胶的LCST温度大约在35℃左右，并受到浓度和分子量的影响。 pH值刺激相应pH刺激是4D打印水凝胶另一种常见的刺激元。
我们利用Carbomer制成NIPAm凝胶的打印墨水，并3D打印出水凝胶叶片。该水凝胶叶片由两层不同的水凝胶组成(如图a所示)：上层为PAAm水凝胶，下次层为PNIPAm水凝胶，且PNIPAm层与PAAm层的厚度比为3:1。在常温下时，水凝胶叶片是扁平的(如图b所示)。当水凝胶叶片浸泡在50℃的水中时，PNIPAm层迅速失水并收缩，而PAAm层则吸水溶胀，两层水凝胶因为变形不匹配而产生弯曲。
因此，打印的水凝胶叶片在温度的刺激下随着时间开始卷曲，也就是常说的4D打印。图c和d展示了两种不同打印路径(如图e和f所示)的水凝胶叶片在温度刺激下分布围绕y轴和x轴弯曲，说明了不同的打印路径给打印物体带来了不同的各向异性。
这种各向异性应该是墨水直写打印方法带来的结构缺陷，最终导致结构的各向异性。真正的植物叶片也是因为叶片中含有各向异性分布的硬质植物纤维而产生不同的叶片形态。受此启发，我们可以通过设计打印路径将相同的结构在环境刺激下转换成不同的形状。
