《Nature》：受制造刀剑的顶级用钢的启发采用3D打印制造新型钢材

来自马普研究所的人利用激光增材制造技术来制备Fe－Ni－Ti合金，并通过开发出相应地快速淬火和用于DED的固有热处理技术，成功制备出强度为1．3GPa、延伸率为10％的新型钢材，这一结果发表在近日出版的《Nature》上。现在光不语带领大家一睹为快。

激光增材制造（LAM）在采用CAD文件进行制造复杂、三维的金属制品上是非常有吸引力的新型的制造技术。该技术采用数字化的技术，通过控制冷却速率和循环加热来控制工艺参数和显微组织使得控制更加容易。作者最近也报道了采用循环加热技术，又叫固有热处理技术，可以促进Ni－Al析出相在LAM制造时实现原位析出。在这里，来自马普研究所的研究人员报道了采用LAM技术对Fe19Ni5Ti（质量百分比）合金进行原位定制的研究结果。这种钢通过Ni－Ti纳米析出相的原位硬化、原位马氏体的形成来实现的，处理温度为极易实现的200摄氏度。通过在LAM过程中对纳米析出相和马氏体相变的局部控制来形成复杂层级的显微组织，通过多尺度来实现。从大约100纳米厚的层厚到纳米尺度的析出。受到古代大马士革钢的启发（一种古代制作刀剑的顶级用钢，在国外称之为大马士革钢），由软硬交互层组成，该钢在古代是由有经验的铁匠采用折叠锻造的方法来实现的。我们也采用LAM技术制造出软硬交替的层。此次制造的材料其拉伸强度达到了1．3GPa、延伸率达到10％，其优异的机械性能远远优于传统的大马士革钢。其原位析出强化的机制和局部显微组织，控制的原理还可以广泛地应用析出强化合金和不同的增材制造工艺。

Nature Communications ：华南理工大学研发出3D打印水凝胶支架修复“小弟弟”，成功恢复雄兔生殖能力！

华南理工大学施雪涛教授和美国俄克拉荷马大学毛传斌教授构建了一种表面有肝素涂层的3D打印水凝胶支架，并向其中植入了缺氧诱导因子（HIF－1α）突变的肌源性干细胞（MDSCs），以制备生物工程血管化海绵体。将这种水凝胶支架植入海绵体缺损的兔模型中，显示出良好的生物相容性，无免疫排斥反应，支持血管组织向内生长并促进新血管生成以修复缺陷。对修复后海绵体组织的形态、海绵体内压力、弹性和收缩性的评价证明3D打印水凝胶支架不仅成功修复了阴茎缺损并恢复了阴茎勃起和射精功能，恢复了受伤雄兔的生殖能力。

《Nature》子刊：3D打印镜头可实现超远距离光谱分析

2020年5月15日，波兰华沙大学的研究人员利用激光直接书写（DLW）3D打印技术设计出了微米大小的镜片。这种3D打印的透镜可以在各种材料上制作，包括易碎的石墨烯类材料。物理系的研究团队解释说，这种透镜可以取代之前需要的笨重的显微镜物镜，而这些物镜是执行单个纳米大小的发光体（如量子点或原子薄的2D材料）的光谱测量所需的。

此外，这些笨重的显微镜必须放置在离待分析样品约十分之一英寸的距离，这可能会对许多类型的现代实验造成限制。研究人员表示，使用3D打印的镜头，可以将镜头正面与样品表面之间的工作距离增加了两个数量级以上。这有可能为大类光学实验开辟了新的前景。

Nature：静电喷流偏转3D打印亚微米级结构，速度快1千到1万倍

2020年2月，西班牙的研究人员利用静电喷流偏转技术设计出了一种具有亚微米级特征的超快3D打印方法。在详细介绍这项新技术的论文中，作者解释说，他们创建静电射流偏转方法是为了克服现有快速成型制造技术在生产速度方面的限制。从他们的测试中，研究人员发现，静电射流偏转法可以通过将纳米纤维以高达2000赫兹的逐层频率堆叠在一起，实现3D打印出具有亚微米级特征的物体。

所达到的喷射速度和逐层频率相当于在平面方向上的打印速度高达0．5 m每秒，垂直方向上的打印速度为0．4 mm每秒，研究人员称，这比同等精度特征尺寸的技术 ＂快三到四个数量级＂。

《Nature》子刊：MIT工程师使用导电聚合物3D打印柔性脑部植入物

2020年4月22日，美国麻省理工学院（MIT）的研究人员和工程师正在利用3D打印技术开发柔软、灵活的大脑电极，而所使用的材料是一种导电聚合物液体材料。在对导电聚合物3D打印的研究中，麻省理工学院的工程师们正致力于开发出符合大脑轮廓的软性神经植入物，并在不伤害周围组织的情况下，对活动进行较长时间的监测。

通常情况下，脑部植入物由金属材料制成，但是金属会引起炎症和疤痕组织的堆积。而使用3D打印的柔性聚合物电子器件，有可能为现有的金属电极提供一种更柔软、更安全、更快速的替代方案，用于监测大脑活动。因此，这项研究也可能有助于开发刺激神经区域的大脑植入物，以缓解癫痫、帕金森氏症和严重抑郁症的症状。

在该论文中，研究人员介绍了一种基于聚（3，4－乙二氧基噻吩）聚苯乙烯磺酸（PEDOT：PSS）的可3D打印导电聚合物墨水溶液。通常是一种类似液体的导电聚合物溶液，它含有纳米纤维，提供了该材料的导电性能。麻省理工学院的团队将这种物质转化为一种更接近于 ＂粘性牙膏 ＂的材料，以使其可3D打印，同时仍保留了材料固有的导电性。

使PEDOT：PSS溶液与3D打印兼容的过程包括将材料冻干，去除液体，并留下干燥的纳米纤维基体。然后将这些纳米纤维与他们之前开发的水和有机溶剂的溶液混合，形成嵌入纳米纤维的水凝胶。通过对不同的水凝胶形态进行实验，研究人员发现，在5％到8％（按重量计算）之间的纳米纤维产生了一种类似牙膏的材料，这种材料既具有导电性，又适合送入3D打印机。

Nature子刊 ｜“聚合物刷超表面光刻”技术， 纳米级4D打印时代未来可期！

美国纽约市立大学的Adam B． Braunschweig（通讯作者）团队报道了一种“聚合物刷超表面光刻”技术，其可以独立控制图案中每个像素的单体组成和特征高度，并且像素边缘长度约为5 μm，同时避免了对昂贵光掩模的需求。将这些图案称为超曲面，借用从同名的数学概念来表示该图案，在该模式中，每个像素有三个以上的属性可以独立控制（即用x和y位置表示聚合物高度和化学成分）。因为四维（4D）打印已被用来表示对象的加性制造，且这些对象的形状随着外部刺激而随时间改变。为了创建这些超表面，作者集成了数字微镜设备（DMD）、微流控技术和安装在压电平台上的无氧反应室。

基于DMD的打印机已与微流体技术相结合，用于寡核苷酸和寡肽微阵列的制造，并可以制备用于组织工程的支架。该打印机是基于TERA－Print E系列仪器构建的，其可协调DMD（1024×768个独立可控反射镜）、光源（405 nm LED，32 mW cm－2）和带有CPU接口的压电平台以投射图案从上载的图像文件中获取的图像。惰性气氛腔室由一个密封的聚苯乙烯电池、一个玻璃窗（将光从DMD传递到表面）以及用于将单体溶液引入反应性底物的管子的入口和出口孔组成。功能化基材上的另一块玻璃板形成50 μL反应池，其中溶液通过毛细作用力被吸到表面上。由单体、溶剂和光敏剂组成的反应溶液通过注射泵控制反应池内的流量引入和退出。此外，可以在上游并入微流体混沌混合器以混合不同比例的组分。该研究成果以题为“Polymer brush hypersurface photolithography”发布在国际著名期刊Nature Communications上。

nature子刊：氧化石墨烯与蛋白质3D打印出复杂血管组织

2020年3月5日，近日《Nature Communications》上发表了一项关于3D打印的最新研究，详细介绍了氧化石墨烯与一种蛋白质的3D打印，可以组织成复杂的血管组织。这项研究由诺丁汉大学和伦敦玛丽皇后大学的Alvaro Mata教授领导。

Mata教授解释说：“通过从纳米级开始有序地进行合成，生物成分的自上而下的3D打印以及自下而上的自组装，为生物制造提供了机会。在这里，我们正在制造与细胞兼容的微尺度毛细管状流体结构，具有生理相关的特性，并具有流动的能力。”

Mata补充说：“这可以使实验室中的脉管系统恢复活力，并对开发更安全，更有效的药物产生影响，这意味着治疗方法有可能更快地到达患者手中。”