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3D打印技术再次创新 可在皮肤上打印电子元件

来源:西南科技大学 作者:兰琳琳

3D打印技术再次创新 可在皮肤上打印电子元件

4月25日,明尼苏达大学的研究人员使用他们自主研发的便捷式、低成本的3D打印机,首次成功地在人体皮肤上直接打印3D打印电子元件。

所谓3D打印技术,实际上就是快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。与普通打印原理相似,3D打印机内装有液体或粉末等“打印材料”。当它与电脑连接后,便可以通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加,最终把计算机上的模型变成实物。

1986年,美国科学家查克·赫尔开发了第一台商业3D打印机。最初的3D打印机主要应用于汽车行业、房屋建筑以及海军舰艇领域。但是,随着科技的不断进步,人们开始将3D打印技术应用于医学领域和航天科技领域。2007年,英国推出了促进3D打印和增材制造发展的政策。2013年,美国总统奥巴马在国情咨文演讲中强调了3D打印技术的重要性,希望推动美国3D打印业的发展。2015年8月23日,中共中央政治局常委、国务院总理李克强主持国务院讲座,讨论加快发展先进制造与3D打印等问题。可见3D打印技术已经逐渐受到了国家层面的关心和重视。

虽然3D打印技术现在已经相对成熟了,但是由于人体的未知性很大,所以将其应用于人体的技术难度也比较大。无论人们使用打印机时如何努力保持静止,一个人都会轻微地抖动,这对精密电子元件来说是不可接受的。新型打印技术的关键创新之处就在于该3D打印机可以适应打印过程中身体的微小移动。实验者将临时标记放置在皮肤上并扫描皮肤,打印机可使用计算机视觉来进行实时调整以适应手的运动和轮廓,因而不会改变电路的形状。

新3D打印技术的另一个独特之处是,它使用了可在室温下固化和导电的由银片制成的专用墨水。使用这种专用墨水后,在后期可以直接用镊子将打印的电子设备剥离或直接用水冲洗掉。这样简单的拆卸模式,为使用者提供了方便,使得这项3D打印技术能够满足更多受众的需求。

除了打印电子产品以外,新型打印技术也可以与生物墨水一起用于医疗需求。在测试过程中,该研究负责人McAlpine的团队与明尼苏达大学儿科医生Jakub Tolar合作,成功将生物细胞印制在了小鼠皮肤的伤口上,这意味着这项技术未来可能革新伤口愈合的医学治疗方案,可以通过直接打印“移植物”治疗皮肤病。虽然在这之前已经出现通过3D打印技术打印皮肤组织的先例,但是通过3D打印技术治疗皮肤病还是一个全新的观点。

虽然3D打印技术在打印速度、材料可得性、精确度以及操控方面依旧存在着许多挑战与困难,但是通过科研人员的不断努力,3D打印技术也在不断进步。它突破了传统的产品设计局限、让生产过程更加灵活,同时也节省了很多能源。从现在的发展趋势来看,3D打印技术逐渐普及,也与我们的生活有了更加紧密的联系。

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