新3D打印技术打印出只有人类头发宽度千分之一的软凝胶物体

新3D打印技术打印出只有人类头发宽度千分之一的软凝胶物体
2020年09月24日 08:53 cnBeta

原标题:新3D打印技术打印出只有人类头发宽度千分之一的软凝胶物体 来源:cnBeta.COM

据外媒报道,或许大家眼中的3D打印物品都是硬的,但实际上它们往往是由软凝胶制成,就像生物打印身体部位的情况一样。现在,一种新系统可以让打印出比以往任何时候都小得多的物体。通常情况下,3D打印凝胶材料的过程始于一个充满水、光敏分子和长链聚合物的混合物的腔室。

当溶液区域选择性地暴露在紫外线或可见光下时,光敏分子将聚合物分子链结合在一起进而形成一种类似脚手架的“蓬松”结构。这种结构是一层一层地建立起来的,然后再从它周围的水中移除,这就是凝胶物体。

如果使用更高能量/更短波长的电子束或X射线来代替紫外线或可见光就有可能制造出具有更精细结构细节的物体--这是因为可以更紧密地聚焦这类辐射的光束。此外,由于光束可以直接在聚合物链上工作,所以其还不需要光敏感分子。

然而不幸的是,产生光束所需的扫描电子显微镜或X射线显微镜必须在真空中操作。如果将水/聚合物混合物放在真空环境中它就会在形成凝胶之前蒸发。

在Andrei Kolmakov博士的带领下,美国国家标准与技术研究所的科学家们已经开发出了一个变通方案。它们通过在液体腔室上放置超薄的氮化硅薄片来保护溶液不受真空的影响,同时还能让电子束和X射线穿透。

得益于这套新解决方案,研究人员制造出了100纳米宽度结构的凝胶,该宽度大概只有人类头发宽度的千分之一。一旦该系统得到进一步完善,研究人员就有望打印出50纳米的物品--大概只有一个小病毒那么大。

这项技术的潜在应用可能包括生产病毒检测生物传感器、软体微型机器人、可注射柔性脑监测电极以及可支持活细胞并与之互动的可植入结构。

紫外线
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