將徹底改變光學(xué)、生物、化學(xué)？新型多材料3D打印技術(shù)來了

來源：博科園

科學(xué)家創(chuàng)造了一種新的多材料3D納米沖洗技術(shù)，該技術(shù)成果發(fā)表在《芯片實驗室》(Lab on a Chip)期刊上。新技術(shù)能夠打印出人類頭發(fā)大小的一小部分微小多材料結(jié)構(gòu)——為研究人員提供了一種更快、更便宜、更精確的3d打印高度復(fù)雜結(jié)構(gòu)的方法，因為這個過程使用的是一種非常簡單的成型工藝，在大多數(shù)顯微射流實驗室中得到了廣泛應(yīng)用。

（上圖：只能打印一種材料）為了展示新方法，科學(xué)家用3D納米技術(shù)沖洗了各種多材料的組件，包括一個五種材料的DNA結(jié)構(gòu)、一個多材料的“微型大提琴”和一個四種材料的微型UMD標識。UMD的A.詹姆斯克拉克工程學(xué)院機械工程和生物工程助理教授瑞安索科爾(Ryan Sochol)說：這項工作為科學(xué)家提供了一種3D納米粉體多材料系統(tǒng)的便捷方法，不僅比傳統(tǒng)方法快得多，而且更精確，為新興的應(yīng)用打開了大門，這些應(yīng)用需要多種材料的微觀結(jié)構(gòu)，進而也需要多種功能。

在這種新方法的一個應(yīng)用中，Sochol的Bioinspired Advanced Manufacturing (BAM)實驗室正與Food and Drug Administration)合作，將這種策略應(yīng)用于人眼的三維納米粉體部分，包括具有不同光學(xué)特性的復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)。該研究的主要作者、UMD生物工程學(xué)博士生安德魯·拉蒙特(Andrew Lamont)今年在首爾舉行的國際微電子機械系統(tǒng)(MEMS)大會上展示了該團隊的早期研究成果，該研究成果被選為大會的優(yōu)秀論文獎。

在過去的十年中，由于傳統(tǒng)技術(shù)在時間、成本、勞動力和多材料分辨率方面的限制，科學(xué)家們一直在努力用一種以上的材料來構(gòu)建三維納米結(jié)構(gòu)。雖然3D打印技術(shù)近年來有了很大的進步，但在非常小的規(guī)模下打印仍然很困難。不幸的是，之前的挑戰(zhàn)只帶來了基于多材料3D納米打印的少量進展，其中絕大多數(shù)只包括兩種材料。但有了這種新方法，科學(xué)家可以很容易地用傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的速度和尺寸，實現(xiàn)具有大量集成材料的三維納米int系統(tǒng)。

該策略基于一種名為“原位直接激光寫作”的過程，該多材料結(jié)構(gòu)是直接在微通道內(nèi)進行三維納米沖洗，每次將不同的液體材料加載到通道中，用于特定材料的打印。一旦打印過程完成，微通道外殼就可以被移除，只需要一小部分時間就可以完全集成多種材料的三維結(jié)構(gòu)，而且精度比目前技術(shù)水平還要高。這種3d納米集成材料系統(tǒng)的新能力，包括具有目標化學(xué)、生物、電子、光學(xué)和/或機械性能的材料，為藥物遞送、先進光學(xué)、原材料和微機器人等領(lǐng)域的突破提供了一條有希望的途徑。