科技日?qǐng)?bào)訊 (記者張佳欣)想要在同一塊打印件上同時(shí)獲得骨骼般的堅(jiān)硬和肌肉般的柔韌?這已不再是幻想。據(jù)最新一期《科學(xué)》雜志報(bào)道,美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校研究團(tuán)隊(duì)在3D打印領(lǐng)域取得突破。他們通過(guò)開(kāi)發(fā)微米級(jí)性能可控的3D打印新工藝,僅需改變光照強(qiáng)度,就能在同一物體上按需調(diào)控硬度與透明度。實(shí)現(xiàn)這種低成本、高精度的技術(shù)意味著,未來(lái)醫(yī)學(xué)學(xué)生或許能在觸感極為逼真的“打印人體”上練手,而無(wú)需昂貴的特種設(shè)備。
這項(xiàng)被命名為“熱塑性材料增材制造中的結(jié)晶度調(diào)控”(CRAFT)的技術(shù),其核心秘密并不在于材料本身的復(fù)雜性,而在于如何用光來(lái)精準(zhǔn)“塑形”材料的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)。在打印過(guò)程中,研究人員利用商用3D打印機(jī)將一系列灰度圖像投影到液態(tài)樹(shù)脂中,通過(guò)不同灰度產(chǎn)生的光強(qiáng)差異,誘導(dǎo)材料在固化時(shí)形成不同程度的結(jié)晶。這種微觀層面的差異,最終在宏觀上轉(zhuǎn)化為截然不同的力學(xué)和光學(xué)表現(xiàn)。
與傳統(tǒng)多材料打印不同,CRAFT技術(shù)是在同一種材料內(nèi)部“原位誘導(dǎo)”出性能差異。這種方法更接近自然界組織結(jié)構(gòu)的連續(xù)變化方式,避開(kāi)了多材料結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的界面失效和斷裂問(wèn)題,使模型在受力和形變上表現(xiàn)得更像真實(shí)的人體組織。
在醫(yī)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域,CRAFT可構(gòu)建同時(shí)包含“硬—軟”多種力學(xué)特性的三維模型,模擬骨骼、韌帶和肌肉等組織之間的真實(shí)連接關(guān)系。相比傳統(tǒng)3D打印模型,這類(lèi)結(jié)構(gòu)在受力和形變上的表現(xiàn)更接近真實(shí)人體組織。