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《4D打印技术新进展》

  • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： 姜山
  • 发布时间：2017-06-20

  • 苏黎世理工大学教授Kristina Shea开发出可折叠成三维物体的平板组件，以及承重4D打印物体。研究人员在一个单一打印步骤中，利用刚性聚合物结构材料和用于运动部件的弹性聚合物打印出平面初始形状。相较于传统的生产三维物体或将其从不同的部件组装方式，该技术耗时少，且简单得多。

    研究人员目前采用手动或温度来重新配置这些结构，未来或可利用压缩空气或湿度来控制4D打印物体。一款模拟软件也在开发之中，它将允许科研人员准确地预测必须用于产生所需变形的形状和力，然后相应地设计对象。未来该技术除了可应用于航空航天之外，还包括通风系统、开启和关闭阀门的机制、医疗应用（如支架）等。

    相关研究工作发表在Scientific Reports（文章标题：Integrated Design and Simulation of Tunable, Multi-State Structures Fabricated Monolithically with Multi-Material 3D Printing）。

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  • 《中美医学专家携手取得3D生物打印新进展》
    • 来源专题：生物安全
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2018-11-30
    • 中美医学专家携手取得3D生物打印新进展：或精准构建复杂空腔组织等 　　中新网上海11月15日电 (袁蕙芸 叶佳琪 陈静)将各种功能细胞注入打印机精准构建复层空腔组织，这是科学创意还是现实？上海交通大学医学院附属仁济医院15日披露，该院整形外科皮庆猛博士的研究揭示3D生物打印已经实现空腔组织打印，且打印后细胞能够长期存活。 　　皮庆猛的研究有望用于实现复杂空腔组织或器官的精准构建，尤其对需要空腔器官或组织移植的病人，是一种新的获取供体的形式。该研究成果还有望用于体外血管、肠道、泌尿系统等空腔脏器疾病模型模拟、药物筛选、组织移植替代物等诸多领域。 　　国际生物材料知名杂志《Advanced Materials》在线发表了皮庆猛题为“多层环状组织的数字可调微流控生物打印”的研究论文。据了解，哈佛大学医学院Yu Shrike Zhang教授及加州大学洛杉矶分校Ali Khademhoseini教授为共同通讯作者。该研究意味着中国3D生物打印技术正逐步与世界接轨。 国际生物材料知名杂志封面。医院供图 国际生物材料知名杂志封面。医院供图 　　3D生物打印难在哪里？据皮庆猛介绍，生物打印需要考虑非常多的因素，比如：打印材料的细胞相容性、力学强度等。相对于一般实体组织，空腔组织构建更为复杂，不仅要求多细胞成分，还涉及到不同亚层细胞类型和功能等。该研究证实3D生物打印通过新型设计系统，可以快速、精准、个性化构建含有不同功能细胞的血管、尿道等复层空腔组织，组织结构清晰。 　　皮庆猛博士比喻，打印实体组织相当于烤一个实心的面包，打印复层的空腔组织，相当于烤一个空心的面包，这个空心还要分不同的夹层，层与层紧紧贴合又彼此分开。相对于一般的3D打印，生物打印需要全过程控制细胞活力，保护细胞不受伤害；其次空腔内的不同功能细胞在各个层面能够均匀分布，更符合人体正常结构。 　　研究还证实，通过控制系统可以实现单层结构、双层结构在同一根管腔结构反复切换的设想。将血管细胞、尿道细胞分别与复合水凝胶混合后，利用MCCES打印复层管腔组织，体外培养发现，细胞活力在80%以上，细胞在水凝胶支架材料上可以充分铺展生长，并表达特异标志物。(完) ——文章发布于2018年11月15日
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  • 《探索 | 激光4D打印技术》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2024-01-25
    • 4D 打印是3D打印的延伸。在4D打印过程中，当暴露于某些刺激，如热，水，或光时，使用可以改变形状的材料创建固体物体。 在昆士兰大学澳大利亚生物工程和纳米技术研究所（AIBN），研究人员已利用液态金属聚合物打印出了四维结构，这种聚合物可以被诱导用红外激光执行一系列机械任务。 图1 AIBN团队Ruirui Qiao（左）和Liwen Zhang开发了一种制备液态金属聚合物用于4D打印的新方法。固体4D结构可以用红外激光操纵成不同的形状 该团队负责人Liwen Zhang和Ruirui Qiao称，他们实验室开发的独特制作方法使他们能够制作出坚固耐用的4D 设计，同时还能够弯曲、抓取、提升和释放重量五倍的物品，或者恢复到预先编程的形状。 Zhang说：“4D 打印技术是对传统3D 打印技术的改进，它增加了一个新的维度——时间维度。我们的方法使我们能够生产智能液态金属，可以定制，成型，并提示随着时间的推移而改变，而不需要电线或电路。” 4D 打印的物品通常是用3D 打印机打印出来的，使用特定的成分赋予成品新的品质和能力。以前的研究已经证明了纳米材料在印刷聚合物中的效用，尽管建立必要的渗透网络的挑战已经导致了形状变化的灵活性和水平受到损害。 目前的工作使用基于镓的球形液态金属纳米颗粒来制备对近红外光有反应的印刷树脂。研究人员将液态金属纳米颗粒与可逆的加成-断裂链转移剂接枝，以实现3D 打印的聚合。重要的是，接枝纳米颗粒可以直接在3D 打印树脂中制备，允许一步打印方法。 产生的物体可以用近红外激光来刺激，以引导材料弯曲、抓取和释放物体。 图2 4D打印出来的固体结构被操纵来完成基本的机械任务，比如抓取和举起重量是自身重量五倍的物体 虽然这项技术还处于早期阶段，4D过程需要60秒来诱导形状变化，大约可重复25种形状。Qiao说，它在软机器人设计或模仿自然运动和互动的技术中有很大的应用潜力。 这可能意味着在航空工程和医疗设备领域的许多应用，包括冠状动脉支架、人造肌肉和其他适应和改变体内形状的设备。 从更广泛的意义上讲，Qiao说，印刷后定制和塑造材料的能力将带来更广泛的制造突破和消费者创新，从气候反应型服装、建筑材料到自组装家具。 Qiao说：“4D打印是一个快速发展的领域，它实际上只受到想象力的限制。”
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