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DARPA宣称要把生物3D打印概念用于建筑业

导读: 在所有不同的3D打印技术中,3D生物打印也许是最特别的一个——并不仅仅因为它使用的材料包含活细胞。

  在所有不同的3D打印技术中,3D生物打印也许是最特别的一个——并不仅仅因为它使用的材料包含活细胞。3D打印塑料立即会呈现出最终的形状,然而3D生物打印的材料会生长为更大的功能性组织。虽然迄今只限于非常小的实验室项目,但我们最终可能会看到它的大规模应用。近日,DARPA刚刚推出了工程活体材料(ELM)计划,旨在把同样的活体成长性材料应用到建筑业。

  美国国防部高级研究计划局(DARPA)是美国最大的政府背景创新驱动机构。据了解,这个ELM计划只是DARPA推出的一系列有趣计划中的一个。就在几个月前,他们发起了一项倡议,私人设计师可以提交3D打印武器的计划,使美国可以更好地应对恐怖主义威胁。

  DARPA的ELM计划代表了其对建筑行业的关注。正如他们所揭示的,该计划的设立主要为了解决这个行业中经常要面对的两大问题:建筑材料运输和材料损耗。事实上,取决于你想要构造建筑的地点不同,运输费用可能要占最终费用的很大一部分,而材料损耗。

 

  那么,DARPA的解决方案是什么?工程生物学。他们认为“活体生物材料——比如骨骼、皮肤、树皮和珊瑚等——比人们建筑时使用的非活体材料更有优势,它们可以被种植在需要的地方,在受到损伤后可以自我修复,并应对周围环境的变化。”通过把这些材料包含进人造结构,建筑方也会获得巨大的好处。其中包括,它可以实现智能基础建设,这些建筑能够对其周围的环境和天气条件做出反应。

  ELM计划简单来说就是要开发出适合这些应用的材料,既有必要的结构属性又有所需的活体系统属性。“ELM计划的设想是在需要的地方种植材料,”ELM计划负责人Justin Gallivan说。“想象一下,我们可以运输半成品并使用本地资源让其生长,而不是运输成品。而且,由于材料是活着的,它们将能够响应周围环境的变化,并自我修复。”

  为了实现这一目标,ELM希望能够将木材、混凝土等惰性建筑材料的功能与3D打印组织和生物支架的生长能力相融合。具体来说,他们设想的是一组核心材料,本身不是真正活着的但可以作为某些活体材料的支架。它们的功能将从生物的基因组、生物结构或者理论上获得,进而被调整为适合任何建设目的。

  虽然这可能需要几年的时间来发展,但DARPA已经有了大胆的设想。正如3D生物打印的细胞结构应使血液能够流动,这些活体建筑材料应具备某些功能如呼吸、再生,甚至消耗某些废品如苔藓或油。更重要的是,这些材料应该可以小批量运输并生长为所需的形状。当然,这可以大大降低运输成本。

  随着3D生物打印已经可以使用廉价的原料实现特定的形状、规格和功能,DARPA的计划当然不只是幻想。此外,木材和其他建筑材料也开始作为活体生物材料。如果这些功能可以被保留并与其他材料合并,那么可扩展的施工应用肯定可以实现。“但这一目标的实现需要科学家们对于发展路径的认识以及这些路径如何直接引导多细胞系统的3D发展等方面产生重大突破,”DARPA承认说。

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