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微米級3D打印可“剛柔並濟”

2026年02月04日09:12 | 來源:科技日報222
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想要在同一塊打印件上同時獲得骨骼般的堅硬和肌肉般的柔韌?這已不再是幻想。據最新一期《科學》雜志報道,美國得克薩斯大學奧斯汀分校研究團隊在3D打印領域取得突破。他們通過開發微米級性能可控的3D打印新工藝,僅需改變光照強度,就能在同一物體上按需調控硬度與透明度。實現這種低成本、高精度的技術意味著,未來醫學學生或許能在觸感極為逼真的“打印人體”上練手,而無需昂貴的特種設備。

這項被命名為“熱塑性材料增材制造中的結晶度調控”(CRAFT)的技術,其核心秘密並不在於材料本身的復雜性,而在於如何用光來精准“塑形”材料的內部微觀結構。在打印過程中,研究人員利用商用3D打印機將一系列灰度圖像投影到液態樹脂中,通過不同灰度產生的光強差異,誘導材料在固化時形成不同程度的結晶。這種微觀層面的差異,最終在宏觀上轉化為截然不同的力學和光學表現。

與傳統多材料打印不同,CRAFT技術是在同一種材料內部“原位誘導”出性能差異。這種方法更接近自然界組織結構的連續變化方式,避開了多材料結構中常見的界面失效和斷裂問題,使模型在受力和形變上表現得更像真實的人體組織。

在醫學教學領域,CRAFT可構建同時包含“硬—軟”多種力學特性的三維模型,模擬骨骼、韌帶和肌肉等組織之間的真實連接關系。相比傳統3D打印模型,這類結構在受力和形變上的表現更接近真實人體組織。

(責編:羅知之、陳鍵)
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