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【中國智能制造網(wǎng) 本站原創(chuàng)】近年來，仿生學為3D打印帶來了眾多成果?？傮w而言，仿生3D打印技術呈現(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。這反映了該領域研究精度的提升、思路的多樣化以及技術手段的進步。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物，與此同時，這項善于模仿的技術又從動物身上學到了很多，進步十分迅速。仿生學對于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。
步：模仿動物肢體的宏觀結構
經(jīng)過億萬年的物競天擇，絕大多數(shù)動物都進化出了非常適應自然環(huán)境的肢體結構，這成為仿生科技首先關注的對象。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。美國佐治亞理工學院的研究人員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)者的強烈關注。
飛機、發(fā)電機等機械的噪音相當一部分來自于高速旋轉的渦輪葉片，降噪是業(yè)界長期關注的難題。貓頭鷹在飛行時無聲無息，獵物往往是在毫無察覺的情況下被其捕獲。美國愛荷華州立大學的科學家受此啟發(fā)，于近日仿照貓頭鷹翅膀的結構造出了超靜音3D打印渦輪葉片，使設備噪音大大減少，該發(fā)明或對飛機的結構設計產生重大影響。
第二步：模仿動物組織的微觀結構
仿生3D打印再進一步，便從宏觀過渡到了微觀層面。動物組織的獨特微觀結構大多關系到特定的生理機能，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，但相關研究表明，其具有強大的抗菌能力，這得益于其中納米級別的特殊結構。近，中美兩國科研人員達成合作，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于對照組，這說明3D打印在復制組織微觀結構的同時，也成功復制了組織功能。該發(fā)明有望被改造為抗菌植入物，用于骨科治療。
第三步：模仿動物組織器官的運行機制
在實現(xiàn)了從宏觀到微觀物理結構的模仿之后，3D打印開始超越形似，追求神似。近日，美國新罕布什爾大學的一項研究展示了仿生3D打印的新潛能。
該研究主要指向醫(yī)療應用和軍事安防，其核心是研發(fā)一種細胞開放機制。項目的靈感來自于變色龍的皮膚。然而，科研人員并非要用3D打印機再造變色龍的皮膚組織，而是模仿其細胞運動機制，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，但卻具備相同的運行原理，可實現(xiàn)類似的功能。該成果有望為藥物傳輸和變色偽裝技術帶來重大革新。
宏觀和微觀，形似和神似其實并無高下之分，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手段的進步。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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