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超过40个3D打印学术科研突破大汇总!

《Science》子刊:在活体器官上原位3D打印可变形水凝胶传感器!

美国明尼苏达大学Michael C. McAlpine等人开发了一种原位3D打印系统,该系统可以实时估算目标表面的运动和变形,并利用此打印系统将传感器打印在呼吸诱导变形的猪肺上。该基于水凝胶的传感器与组织表面相容,并通过电阻抗断层扫描技术(EIT)提供变形的连续空间映射。由于离子水凝胶具有高透明度、可拉伸性、导电性、高速响应等优势,与采用其他材料EIT方法的工作相比,该技术具有对软组织的理想机械适应性等优势。

这种自适应的3D打印方法可以运用于机器人辅助的医学治疗,从而能够在人体内外直接打印可穿戴电子设备和生物材料。该研究以题为“3D printed deformable sensors”的论文发表在《Science Advances》上。

四川大学《Science Advances》:直接在生物体内进行的无创生物打印

四川大学的研究学者们报道 了采用近红外光聚合作用为基础的3D打印技术实现了体内组织重建的无创伤3D打印。在这一技术 中,通过一种数字微镜器件将近红外激光调制成定制的模式进行打印,同时通过单体溶液聚合实现空间动态的投影打印。通过在体外的近红外激光辐射,皮下注射的生物墨水可以实现在定制化的组织重建处进行原位无创打印。这一新技术可以不用通过手术植入的过程,一个个性化的耳状组织结构和一个老鼠的载细胞共形支架组织修复的案例采用无创体内生物打印进行了验证。这一工作证明体内创3D打印是可行的。

前几年,四川大学康裕建将3D生物打印血管植入恒河猴体内实验成功的消息引发业内震动。现在,四川大学在生物打印上又取得新进展,开创了体内无创生物打印,这一成果发表在近期出版的顶刊《Sciecne Advances》上。

Science子刊:胶质母细胞瘤体外3D模型的长期药效评价

发表在Science Advances杂志上题为” High-resolution tomographic analysis of in vitro 3D glioblastomatumor model under long-term drug treatment”的文章,来自特洛伊伦斯勒理工学院的Xavier Intes团队和美国波士顿东北大学的Guohao Dai团队开发了一个集成平台,该平台能够生成(i)一个具有灌注血管通道的体外3D-GBM模型,该模型允许长期培养和药物输送,(ii)一个能够使研究人员在整个体外模型上无创地评估纵向荧光信号的3D成像系统-2GMFMT(介观荧光分子层析成像)。

《Science》封面文章:3D打印陶瓷烧结只需10秒钟,速度提升1000倍

《Science》杂志发表了一篇论文,马里兰大学(UMD)材料科学与工程系(MSE)的科学家研究了一种超快速高温烧结(UHS)新工艺。在惰性气氛中通过辐射加热烧结陶瓷材料,这种方法将烧结过程所需的时间缩短到10秒钟,比传统的熔炉烧结方法快1000倍以上。在固态电池、燃料电池、3D打印等行业中具有广阔的应用前景。

论文作者为美国马里兰大学胡良兵教授、莫一非教授,弗吉尼亚理工大学、加州大学郑小雨教授和 加州大学圣地亚哥分校骆建教授团队等人(共同通讯作者),论文题目为“A general method to synthesize and sinter bulk ceramics in seconds”。

science:金属3D打印溅射缺陷新机制

2020年5月8日,世界著名顶级学术期刊Science上发布了一篇《Controlling interdependent meso-nanosecond dynamics and defect generation in metal 3D printing》,简单可翻译为“控制金属3D打印中相互依赖的中纳秒级动力学和缺陷生成”。对于提高金属3D打印微观质量有巨大的帮助,南极熊希望产业界人士可以认真了解下。

Saad A. Khairallah等在论文中表示,最先进的金属3D打印机有望彻底改变制造业,然而它们还没有达到最佳的运行可靠性。目前的挑战是控制复杂的激光-粉末-熔体池的相互依赖性(相互依赖)动力学。使用高保真模拟,结合同步加速器实验,在中纳秒尺度上捕获了快速多瞬态动力学,并发现了新的飞溅诱导缺陷形成机制,这些缺陷的形成机制取决于扫描策略和激光跟踪和驱逐之间的竞争。得出了稳定熔池动力学和最小化缺陷的标准。这将有助于提高制造可靠性。

Science子刊:3D打印具有连续多方向刚度梯度的纤维素材料

德国斯图加特大学A.Menges教授团队发表在Science Advances杂志上题为“Additive manufacturing of cellulose-based materials with continuous, multidirectional stiffness gradients”的文章,利用材料工程和数字处理的组合方法,使具有连续,高对比度和多方向刚度梯度的纤维素基可调粘弹性材料能够进行基于挤出的多材料增材制造。建立了一种工程化具有相似组成但具有不同机械和流变性能的纤维素基材料的方法。集成这些物理和数字工具的优势是能够以多种方式实现相同的刚度梯度,从而打开了以前受材料和几何形状的刚性耦合限制的设计可能性。

为了强调将材料工程与定制制造策略相结合的重要性,本研究使用了一种环保且丰富的基于生物聚合物的制造材料,其应用范围从组织工程到建筑业。这些物理和数字工具的综合能力是能够以多种方式创建多方向的连续刚度梯度,从而扩展了FGM的设计可能性。

Science子刊:美国德克萨斯大学:可见光快速3D打印技术

将液态树脂转化为固态物体的光驱动3D打印(即光固化)传统上由工程学科主导,在任何增材制造加工中它的 构建速度最快,分辨率 最高。然而,由于降解和衰减(例如吸收和/或散射),对高能紫外光/紫光的依赖限制了材料的范围。来自美国德克萨斯大学化学系的研究人员开发出能加快可见光固化速度的光敏聚合物树脂并于8月20日发表在ACS Central Science上

Science子刊:3D打印可自主排汗的水凝胶致动器

在Science Robotics杂志上题为“Autonomic perspirationin 3D-printed hydrogel actuators”的文章,来自康奈尔大学的Robert F. Shepherd团队及其合作者报道了一种利用混合水凝胶油墨3D打印制造的软体致动器,它的创新点在于可通过致动器上的动态孔自主的局部出汗进行温度调节。

研究者选择开发两种水凝胶油墨:一种由Aam单体组成,另一种由NIPAm和AAm单体组成(摩尔比为3:1)的共聚油墨,同时还将氧化铁和二氧化硅纳米粒子掺入了油墨配方中,以减少构建时间并增加致动器的机械完整性。

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