微纳金属3D打印技术应用：AFM探针？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-05-28 04:56 标签： 3d金属拼图

目前，微米尺度金属结构的增材制造主要采用三种策略：微立体光刻模板的金属化、金属材料的转移-烧结以及原位金属合成。其中，基于金属离子局部电化学还原反应的电化学沉积3D打印技术采用原位金属合成的方式，无需进行任何后处理。该技术使用金属盐溶液作为原料，在打印过程中，金属盐溶液通过打印喷嘴喷射到导电基底上，当溶液接触到基底时，金属离子发生还原反应形成金属沉积层。

本研究论文介绍了一种基于力学控制的金属电化学沉积3D打印技术，该技术采用中空原子力显微镜(AFM)悬臂梁在标准三电极电解池中局部喷涂金属离子，从而发生局部电镀反应。中空悬臂梁偏转反馈信号可以实时监测体素的生长，进而实现打印过程的自动化；而且该技术无需进行参数校准，可在导电基底任意位置进行打印。基于以上优势，该技术可自动成型任意形状的3D结构。研究人员利用该技术打印了两个不同比例的大卫雕像铜复制品。虽然铜是最合适的电沉积金属，但该技术同样适用于可宏观电镀的所有金属。

图1. 基于力学控制的电化学沉积3D打印技术制备两个并排支柱的示意图

比例为1:10000和1:70000的大卫雕像复制品的SEM图。a-c：比例为1:10000、高度为700μm的复制品；图a插图、图b插图及d图：比例为1:70000、高度为100μm的复制品

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3D生物打印技术在复杂结构和多细胞组织器官构筑方面具有不可替代的优势。生物3D打印墨水日益成为制约3D打印组织工程领域发展的瓶颈，其可打印性和物化性能，对细胞行为和命运的调控是构筑组织器官，实现再生的关键。水凝胶是含大量水的三维交联网络材料，具有类细胞外基质的特征，可用于生物3D打印。然而，水凝胶材料存在凝胶-溶胶转变慢、支撑强度弱等问题，打印精度和结构稳定性有待改善。光交联、增稠剂或支持浴等策略可部分地解决这些难题，但增加了打印工艺的复杂程度，增大了生物毒性等风险。解决水凝胶材料可打印性与结构稳定性之间的矛盾，实现温和条件下的快速打印，构筑高精度仿生组织工程支架，是生物3D打印领域亟待解决的关键科学问题。

中山大学付俊教授团队发明了由微凝胶生物3D打印墨水，研究发现，微凝胶可通过氢键组装为宏观水凝胶(bulk hydrogel)，具有典型的触变性能、快速自愈合性能和一定的机械强度，可在常温条件下直接打印构筑复杂组织工程支架(图1)。

编者按：本文转载自微信公众号 ，作者：老酒高分子


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