新3D打印方法可造出微米级物件

据美国加州大学洛杉矶分校官网报道，该校亨利•萨穆埃利工程与应用科学学院的研究人员近日设计出一种新的3D打印方法，可以打印比人的头发丝还要细小的复杂微观物体，或将在生物医学等多个领域大有用武之地。这项研究成果发表在《先进材料》期刊网络版上。

目前最常见的3D打印方法是增材制造，它将液体材料从管口中一滴滴挤出来，在液体凝固的过程中新的液体层会继续覆盖到上面，直到物体打印完成。尽管增材制造等常见3D打印方法可以打印出形状相当复杂的物体，但是由于材料的液滴较大，难以打印出尺度小于1毫米的物体。

为了打印出带有褶皱、小孔等精确特征的微小的定制化物体，该校研究人员研发出一种新的叫做“瞬态光学液体成型”的3D打印技术。这种技术使用了高分子材料流体和带有图案的紫外线光束，可以打印出微米尺度的物件。

这一技术首先将两种不同的流体在一系列微小的柱状物之间混合。其中一种液体是高分子液体聚合物，它是目标物体的前体材料，另外一种液体扮演了高分子液体聚合物的液体模具的角色。柱状物用来控制混合流体的形状，研究人员可以通过特殊软件迅速改变柱状物的位置和序列来决定下一步要打印的形状。当流体材料停止注入时，带有特殊图案的紫外线光束会迅速切入流体材料，打印程序就完成了。

研究人员将这种3D打印方法的速度提高到约5秒钟打印出1个物件。“它就像用面条机做面条一样，先用模具把面团挤成面条——这就是柱状物模具的角色，然后再用另外一种模具把面条切成段——这就是带有图案的紫外线光束的角色。”该研究的第一作者解释说。

该团队打印出的物体尺度在100微米（相当于0.1毫米）到500微米之间，并带有10微米到15微米的微小特征，他们还使用这种方法打印出了带有特殊粒子而且粒子位置得以精确控制的物体。