生物3d打印论文投什么期刊

UNC-Chapel Hill的研究人员在《科学》(Science)杂志上介绍了这种名为CLIP的新工艺，将其描述为“连续液态界面生产”。3D打印有两个非常令人恼火的不足之处：一是要等待好几个小时才能完成制作，二是打印出来的东西表面很粗糙，而这个新方法可以大大改进这两个方面。 CLIP可以在相对很短的时间里打印出顺滑的复杂物品，而且可以使用更多的材料来打印物品。现有的3D打印工艺使用液态树脂，在一个缓慢的过程中逐层打制作出物品：先打印一层，固化它，补充树脂材料，然后再打印一层，周而复始，直到打印完成。而在CLIP工艺中，一个投影机从下方用紫外线显示连续的、极薄的物品横截面。紫外线在一缸液态树脂中以横截面方式硬化液体。与此同时，一台升降机不断将成形的物体捞出树脂缸。CLIP打印机的关键之处位于树脂缸的底部：那里有一个窗口让氧气和紫外线通过。因为氧气可以阻碍固化过程，缸底的树脂连续形成一个“死区”，不会固化。而这个“死区”非常之薄，只有几个红细胞那么厚。因此紫外线可以通过，并固化其上方没有接触氧气的树脂。不会有树脂粘在缸底，而打印速度变得非常快，因为它不是在空气中，而是在树脂里打印的（在空气中打印，由于氧气存在，固化速度就会减缓）。当打印机捞起成形的物品时，吸嘴会往缸底添加低氧树脂。CLIP不仅大大加快了固化过程，同时也能打印出更顺滑的3D物品。这种工艺不是等待3D物品一层层地固化，而是采取了连续打印的方式，制作出来的物品可以和注塑零件媲美。 CLIP的发明者还表示，他们可以生产更精细的物品——小于20微米（和丙烯酸纤维一样厚）——而且可以使用弹性材料，以及某些 生物 材料。目前的大部分3D打印机都无法使用这些材料。此外，CLIP的打印过程看起来真的很炫酷——发明者甚至说，他们从电影《终结者2》中著名的液态金属机器人T-1000那里受到了启发。但最重要的是，这种新工艺大大提升了打印速度。 CLIP的发明者说，它打印物品的速度是老式3D打印方法的25到100倍。CLIP正在申请专利，研究人员也正在一家名为Carbon3D的初创公司中研制采用这项工艺的设备。该公司计划在今年年底前生产出CLIP打印机的商用版。目前我们尚不知道它的价格和技术规格，但我们预计，第一批Carbon3D设备的客户会是那些亟需高品质快速原型制作设备的创业公司和研究机构。总而言之，Carbon3D的钱景非常看好。

导读

背景

超材料（metamaterial），通常是指通过人工设计结构实现，具有天然材料无法具备的超常物理特性的复合材料。举例来说，超材料可以操控光波、声波、电磁波等，使它们改变通常的性质，这样的效果是普通材料所无法实现的。超材料的奇特性质来源于独特的结构和尺寸。它通常具有以重复图案排列的几何特征，这些微结构的尺寸小于可被检测或影响的能量波长。

典型的超材料包括左手材料、光子晶体、超磁性材料、金属水等，它们时常表现出“超常”的物理特性，例如负磁导率、负介电常数、负折射率等。

如今，超材料已经成为一项非常热门且应用范围极广的前沿技术。超材料的应用领域包括光纤、医疗设备、航空航天、传感器、基础设施监控、智能太阳能管理、雷达罩、雷达天线、声学隐身技术、废热利用、太赫兹、微电子、吸波材料、全息技术等。

3D打印技术，是快速成型技术的一种。它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。

然而，3D打印技术的新进展，使得在更小的尺度上创造更多的超材料形状和图案变得可能。

创新

近日，美国塔夫茨大学（Tufts University）的工程师团队开发出一系列3D打印的超材料。这些超材料具有独特的微波或者光学特性，这些特性超越了传统的光学或电子材料所能实现的。

无论是现在还是未来，研究人员们开发出的制造方法都表明，3D打印技术有望拓展几何设计与复合材料的范围，带来具有新颖光学特性的设备。在一个案例中，研究人员们从飞蛾复眼中汲取灵感，创造出一种半球状设备，能以选定波长从任何方向上吸收电磁信号。

这项研究于4月8日发表在由 Springer Nature 出版的《微系统和纳米工程（Microsystems & Nanoengineering）》期刊上。

技术

在这项研究中，塔夫茨大学纳米实验室的研究人员们描述了一种采用3D打印、金属涂覆与蚀刻的混合制造方案，创造出波长处于微波范围、具有复杂几何结构和新颖功能的超材料。

例如，他们创造出微型蘑菇状结构阵列，每一个结构在茎的顶部都具有一个小型图案化的金属谐振器。这种特殊的排列使得处于特定频率的微波被吸收，这取决于所选“蘑菇”的几何形状和它们的间距。这种超材料的使用对于医疗诊断传感器、通信天线、成像探测器等应用都有着重要的价值。

这篇论文作者们开发出的其他设备包括抛物面反射器，它可以选择性地吸收和传输特定的频率。这样的概念通过将反射和过滤功能结合成一体来简化光学设备。

塔夫茨大学工学院电气与计算机工程系教授、纳米实验室领头人、这篇论文的通讯作者 Sameer Sonkusale 表示：“采用超材料合并功能的能力非常有用。我们可以采用这些材料减小光谱仪和其他光学测量设备的尺寸，使得它们能被设计用于便携式的现场研究。”

底层衬底的“3D制造工艺”结合“光学或电子的图案化加工”所形成的产品，被论文作者们称为“嵌入几何光学的超材料（MEGO）”。3D打印技术创造出的其他形状、尺寸和方向的图案可用于MEGO的构思，通过难以用传统制造方法实现的途径，创造吸收、增强、反射或者弯曲各种波。

目前，一系列技术都可用于3D打印。目前的研究利用了立体光刻技术，它聚焦光线，将光固化的树脂聚合成期望的形状。其他的3D打印技术，例如双光子聚合，可提供低至200纳米的打印分辨率，制造出更精细的超材料，这些超材料可检测和操控波长更短的电磁波信号，甚至有望包括可见光。

价值

塔夫茨大学工程学院 Sankusale 实验室的研究生、这篇论文的领导作者 Aydin Sadeqi 表示：“3D打印MEGO的潜力尚未被完全发掘出来。我们对于现有的技术还可以做很多事情，3D打印技术必将释放出巨大的潜力。”

关键字

参考资料

【1】

【2】X. Liu, W.J. Padilla, “Reconfigurable room temperature metamaterial infrared emitter,” Optica, Volume 4, Issue 4, 430-433 (2017). DOI: 10.1364/optica.4.000430

【3】Sadeqi, A., Nejad, H.R., Owyeung, R.E., Sonkusale, S., "Three-dimensional printing of metamaterial embedded geometrical optics," Microsystems & Nanoengineering, (April 8, 2019). DOI: 10.1038/s41378-019-0053-6

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