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将彻底改变光学、生物以及化学?新型多材料3D打印技术来了

更新时间: 2019-08-02 11:31:06  查看次数: 48    

摘要:科学家创造了一种新的多材料3D纳米冲洗技术,新技术能够打印出人类头发大小的一小部分微小多材料结构——为研究人员提供了一种更快、更便宜、更精确的3d打印高度复杂结构的方法,因为这个过程使用的是一种非常简单的成型工艺,在大多数显微射流实验室中得到了广泛应用。


科学家创造了一种新的多材料3D纳米冲洗技术,该技术成果发表在《芯片实验室》(Lab on a Chip)期刊上。新技术能够打印出人类头发大小的一小部分微小多材料结构——为研究人员提供了一种更快、更便宜、更精确的3d打印高度复杂结构的方法,因为这个过程使用的是一种非常简单的成型工艺,在大多数显微射流实验室中得到了广泛应用。


为了展示新方法,科学家用3D纳米技术冲洗了各种多材料的组件,包括一个五种材料的DNA结构、一个多材料的“微型大提琴”和一个四种材料的微型UMD标识。UMD的A.詹姆斯克拉克工程学院机械工程和生物工程助理教授瑞安索科尔(Ryan Sochol)说:这项工作为科学家提供了一种3D纳米粉体多材料系统的便捷方法,不仅比传统方法快得多,而且更精确,为新兴的应用打开了大门,这些应用需要多种材料的微观结构,进而也需要多种功能。



在这种新方法的一个应用中,Sochol的Bioinspired Advanced Manufacturing (BAM)实验室正与Food and Drug Administration)合作,将这种策略应用于人眼的三维纳米粉体部分,包括具有不同光学特性的复杂解剖结构。该研究的主要作者、UMD生物工程学博士生安德鲁·拉蒙特(Andrew Lamont)今年在首尔举行的国际微电子机械系统(MEMS)大会上展示了该团队的早期研究成果,该研究成果被选为大会的优秀论文奖。



在过去的十年中,由于传统技术在时间、成本、劳动力和多材料分辨率方面的限制,科学家们一直在努力用一种以上的材料来构建三维纳米结构。虽然3D打印技术近年来有了很大的进步,但在非常小的规模下打印仍然很困难。不幸的是,之前的挑战只带来了基于多材料3D纳米打印的少量进展,其中绝大多数只包括两种材料。但有了这种新方法,科学家可以很容易地用传统方法无法实现的速度和尺寸,实现具有大量集成材料的三维纳米int系统。



该策略基于一种名为“原位直接激光写作”的过程,该多材料结构是直接在微通道内进行三维纳米冲洗,每次将不同的液体材料加载到通道中,用于特定材料的打印。一旦打印过程完成,微通道外壳就可以被移除,只需要一小部分时间就可以完全集成多种材料的三维结构,而且精度比目前技术水平还要高。这种3d纳米集成材料系统的新能力,包括具有目标化学、生物、电子、光学和/或机械性能的材料,为药物递送、先进光学、原材料和微机器人等领域的突破提供了一条有希望的途径。
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