标题3个词，一篇Nature！

学术 2024-11-04 12:00 广东

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研究背景

增材制造是近年来快速发展的技术，因其在医疗设备、航空航天、微加工和人工器官等领域的广泛应用而成为研究热点。然而，传统的光学打印方法（如立体光刻）在打印速度和材料选择上存在局限，尤其是在复杂结构的制造中。这些方法需要逐层固化材料，频繁重置打印部件的位置，导致打印效率低下和材料适应性差。

成果简介

有鉴于此，墨尔本大学David J. Collins教授和Callum Vidler共同合作在Nature期刊上发表了题为“Dynamic interface printing”的最新论文。研究人员提出了一种新的三维打印技术——动态界面打印。该方法利用声调制的约束气液界面，在短时间内实现厘米级结构的快速制造，消除了对复杂反馈系统和特殊化学物质的需求。通过这一创新，科学家们展示了该技术在多种材料和复杂几何形状上的适用性，特别是一些传统方法无法打印的结构。

实验结果表明，这种打印方式不仅能够快速生成复杂结构，还能在生物制造中展现出极大的潜力，显著提高了材料的柔韧性和传输效率。此外，该技术还支持无支撑结构的制造，使其在组织工程和快速原型制作等应用中具有重要的前景。因此，动态界面打印为增材制造技术提供了一种新的解决方案，为高分辨率、可扩展生产和生物相容性打印的需求奠定了基础。

研究亮点

1. 实验首次动态界面打印技术的应用，实现了在声调制的约束气液界面上快速生成厘米级的三维结构，展示了该技术在增材制造领域的创新性和有效性。

2. 实验通过动态界面打印技术，展示了其在多种材料和复杂几何形状上的适用性，能够快速制造传统逐层打印方法无法实现的结构，具有高度的灵活性和适应性。

3. 该技术有效地解决了传统增材制造方法中的固有问题，如打印速度慢、材料限制和复杂的光学系统需求，提供了一种无需复杂反馈系统和专业化化学的高效打印解决方案。

4. 通过表面波的形成，增强了气液界面上的物质传输，提高了材料的柔韧性，并允许三维粒子成型，这对于生物制造和组织工程具有重要意义。

图文解读

图1: DIP 示意图。

图2: DIP 系统的特性。

图3: DIP 中的声学调制。

图4: DIP 功能。

结论展望

本文展示了一种创新的动态界面打印（DIP）技术，该技术通过声调制气-液界面，实现了快速、高分辨率的三维打印。与传统的分层打印方法相比，DIP不仅简化了材料的打印过程，还提升了制造速度和多样性，使其在生物制造和高通量实验中具有广泛应用潜力。该技术在打印过程中无需复杂的光学反馈或特殊化学材料，使得在不同材料间的适用性更强。此外，声波的应用能够增强物质的传输效率和灵活性，为细胞和材料的精确排列提供了新的可能性。

这一研究的启示在于，借助物理原理的创新运用，可以突破现有技术的局限性，从而在生物医学、微制造等领域推动新的发展。未来，结合声调制的多材料打印和微观结构调控，将为组织工程和个性化医疗提供更为有效的解决方案。

文献信息

Vidler, C., Halwes, M., Kolesnik, K. et al. Dynamic interface printing. Nature 634, 1096–1102 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08077-6

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