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新型高速微尺度3D打印技術面世

2024-03-15科學

美國史丹福大學科學家開發出一種新型高速微尺度3D打印技術——卷對卷連續液體界面生產(r2rCLIP),其每天可打印100萬個極其精細且可客製的微型顆粒。這一成果有望促進生物醫學等領域的發展,相關論文13日發表在最新一期的【自然】雜誌上。

3D打印技術制造出的微顆粒廣泛套用於藥物和疫苗輸送、微電子、微流體及復雜制造等領域,但大規模客製生產此類顆粒極富挑戰。

r2rCLIP是基於史丹福大學迪西蒙尼實驗室2015年開發的連續液體界面生產(CLIP)打印技術,CLIP可利用紫外線光照,將樹脂快速固化成所需形狀。

最新研究負責人、迪西蒙尼實驗室詹森·克南菲德解釋說,他們先將一張薄膜送入CLIP印表機。在印表機上,數百個形狀被同時打印到薄膜上;隨後,整個系統繼續清洗、固化並移除這些形狀,這些步驟都可根據所需形狀和材料進行客製;最後,薄膜被卷起。整個過程因此被命名為卷對卷CLIP,能大規模生產形狀獨特、小於頭發寬度的顆粒。

研究人員表示,在r2rCLIP面世前,如果想打印出一批大顆粒,需要人員手動處理,這個過程進展緩慢。現在,r2rCLIP能以前所未有的速度,每天制造出多達100萬個顆粒。借助新技術,他們現在能利用多種材料,快速創造出形狀更復雜的微型顆粒,如利用陶瓷和水凝膠制造出硬顆粒和軟顆粒。其中硬質顆粒可套用於微電子制造,而軟顆粒可套用於體內藥物輸送。

研究團隊指出,現有3D打印技術需要在分辨率與速度之間找到平衡。有些3D打印技術可制造出更小的納米級顆粒,但速度較慢;有些3D打印技術能大規模制造出鞋子、家居用品、機器零件、足球頭盔、假牙、助聽器等大型物品,但無法打印出精細的微型顆粒。而新方法在制造速度和精微尺度之間找到了平衡。(記者劉霞)