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【中國(guó)智能制造網(wǎng) 本站原創(chuàng)】近年來，仿生學(xué)為3D打印帶來了眾多成果?？傮w而言，仿生3D打印技術(shù)呈現(xiàn)出從宏觀到微觀，從形似到神似的“三步走”的發(fā)展態(tài)勢(shì)。這反映了該領(lǐng)域研究精度的提升、思路的多樣化以及技術(shù)手段的進(jìn)步。仿生3D打印今后還將去向何方？讓我們拭目以待。
層層深入不斷創(chuàng)新 仿生3D打印技術(shù)分三步走
近些年，3D打印救助了不少受傷致殘或先天畸形的動(dòng)物，與此同時(shí)，這項(xiàng)善于模仿的技術(shù)又從動(dòng)物身上學(xué)到了很多，進(jìn)步十分迅速。仿生學(xué)對(duì)于3D打印的影響不僅在于所涉范圍愈加廣泛，更在于研究層次日益深入。從業(yè)界新近取得的成果來看，3D打印的仿生之路呈現(xiàn)出三步走的態(tài)勢(shì)。
步：模仿動(dòng)物肢體的宏觀結(jié)構(gòu)
經(jīng)過億萬年的物競(jìng)天擇，絕大多數(shù)動(dòng)物都進(jìn)化出了非常適應(yīng)自然環(huán)境的肢體結(jié)構(gòu)，這成為仿生科技首先關(guān)注的對(duì)象。仿生3D打印也同樣如此。
現(xiàn)在大批人淪為“貓奴”，天天“吸貓”不能自拔。美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的研究人員Alexis Noel不僅吸貓，還吸出了黑科技。他模仿多刺而摩擦力的貓舌頭制作了一種3D打印刷子，對(duì)于清潔傷口具有明顯效果，一經(jīng)推出便受到醫(yī)療和美容業(yè)者的強(qiáng)烈關(guān)注。
飛機(jī)、發(fā)電機(jī)等機(jī)械的噪音相當(dāng)一部分來自于高速旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片，降噪是業(yè)界長(zhǎng)期關(guān)注的難題。貓頭鷹在飛行時(shí)無聲無息，獵物往往是在毫無察覺的情況下被其捕獲。美國(guó)愛荷華州立大學(xué)的科學(xué)家受此啟發(fā)，于近日仿照貓頭鷹翅膀的結(jié)構(gòu)造出了超靜音3D打印渦輪葉片，使設(shè)備噪音大大減少，該發(fā)明或?qū)︼w機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響。
第二步：模仿動(dòng)物組織的微觀結(jié)構(gòu)
仿生3D打印再進(jìn)一步，便從宏觀過渡到了微觀層面。動(dòng)物組織的獨(dú)特微觀結(jié)構(gòu)大多關(guān)系到特定的生理機(jī)能，因此通過3D打印仿造它往往具有醫(yī)療方面的意義。
薄薄的蟬翼看似脆弱，但相關(guān)研究表明，其具有強(qiáng)大的抗菌能力，這得益于其中納米級(jí)別的特殊結(jié)構(gòu)。近，中美兩國(guó)科研人員達(dá)成合作，以聚醚醚酮(PEEK)為原料3D打印出仿真蟬翼。在不添加任何抗生素的條件下，PEEK蟬翼抵御葡萄球菌和綠膿桿菌的能力要明顯強(qiáng)于對(duì)照組，這說明3D打印在復(fù)制組織微觀結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也成功復(fù)制了組織功能。該發(fā)明有望被改造為抗菌植入物，用于骨科治療。
第三步：模仿動(dòng)物組織器官的運(yùn)行機(jī)制
在實(shí)現(xiàn)了從宏觀到微觀物理結(jié)構(gòu)的模仿之后，3D打印開始超越形似，追求神似。近日，美國(guó)新罕布什爾大學(xué)的一項(xiàng)研究展示了仿生3D打印的新潛能。
該研究主要指向醫(yī)療應(yīng)用和軍事安防，其核心是研發(fā)一種細(xì)胞開放機(jī)制。項(xiàng)目的靈感來自于變色龍的皮膚。然而，科研人員并非要用3D打印機(jī)再造變色龍的皮膚組織，而是模仿其細(xì)胞運(yùn)動(dòng)機(jī)制，制作了一種用單元格組成的原型材料。從外觀上看，它并不像變色龍皮膚，但卻具備相同的運(yùn)行原理，可實(shí)現(xiàn)類似的功能。該成果有望為藥物傳輸和變色偽裝技術(shù)帶來重大革新。
宏觀和微觀，形似和神似其實(shí)并無高下之分，但這一發(fā)展走向的確體現(xiàn)了仿生3D打印研究精度的提升、思路的多樣化以及技術(shù)手段的進(jìn)步。完成“三步走”之后，仿生3D打印還將去向何方，讓我們拭目以待。
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