一、今日【導讀】
3D打印以其直接制造原型、深聲波高性能材料、穿透多材料零件、印材柔性電子器件、料牛醫(yī)療器械和工程組織的今日幾何復雜結構的能力而備受關注。然而目前開發(fā)的深聲波打印方法通常需要由線性平移臺控制的構建平臺來逐步固化材料。立體打印是穿透一種新興的增材制造技術，通過放棄逐步的印材油墨更新步驟，以制造具有增強的料牛打印速度和表面質量的物體。現有的今日立體打印技術幾乎完全依賴于光能，以引發(fā)透明油墨中的深聲波光聚合反應，這限制了材料的穿透選擇和打印尺寸。因此，印材基于光的料牛立體打印在深穿透數字制造方案中的應用以及在微創(chuàng)制造場景中的應用被大大限制。
二、【成果掠影】
近日，杜克大學姚俊杰和哈佛醫(yī)學院張宇團隊報道了一種被稱為深穿透聲學體積打印（DAVP）的新型技術，這項新技術采用了一種能對聲波而非光線產生反應的特殊墨水。隨后研究者使用實驗和聲學建模來研究與頻率和掃描速率相關的聲學打印行為。DAVP實現了低聲流、快速聲熱聚合和大印刷深度的關鍵特征，無論其光學性質如何，都可以印刷各種形狀的體積水凝膠和納米復合材料。DAVP還允許在厘米深的生物組織中進行打印，為微創(chuàng)醫(yī)學奠定了基礎。該論文以題為“Self-enhancing sono-inks enable deep-penetration acoustic volumetric printing”發(fā)表在知名期刊Science上。
三、【數據概覽】
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圖1 ?DAVP的工作原理和自增強聲波墨水的設計? 2023 AAAS
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圖2 ?DAVP打印分辨率的表征? 2023 AAAS
圖3 ?DAVP性能和材料通用性? 2023 AAAS
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圖4? DAVP用于通過組織打印和微創(chuàng)治療進行概念驗證? 2023 AAAS
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四、【成果啟示】
利用FUS波的深度穿透能力、低聲流和粘彈性自增強聲油墨的快速聲聚合，研究者開發(fā)了一種DAVP技術，該技術可以在沒有構建平臺的情況下以高打印保真度和分辨率進行立體打印。熱響應自適應聲波吸收器的使用解決了FUS暴露時聲流和深度穿透之間的沖突。自增強聲墨和非線性聲傳播共同增強了FUS焦點處的聲熱加熱，以實現作為構建體素的快速和選擇性材料固化。基于熱積累的固化機制導致了毫米級的各向異性打印分辨率，這可以通過優(yōu)化FUS頻率和掃描速度的打印參數以及使用共焦雙換能器配置來進一步提高。FUS波的深度穿透允許不透明復合材料的立體打印和打印厘米厚的組織，而這是通過最先進的基于光的打印技術無法實現的。自增強超聲墨水設計可以推廣到不同的系統(tǒng)，極大地擴展了聲學打印技術的材料庫。
文獻鏈接：Self-enhancing sono-inks enable deep-penetration acoustic volumetric printing (Science 2023, 382, 1148-1155)
本文由大兵哥供稿。
