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使用新系統(tǒng)制作的微型 3D 打印鏈條

然而，當(dāng)速度和/或精細(xì)細(xì)節(jié)特別重要時(shí)，可以使用一種稱為桶光聚合（VP）的工藝。這項(xiàng)技術(shù)需要將聚焦的光線照射到盛有感光樹脂的透明容器壁上。這樣做會(huì)使容器內(nèi)特定區(qū)域的樹脂聚合成多層固體材料。完成后的固體物品會(huì)被從容器中取出，其余仍處于液態(tài)的樹脂則留在容器內(nèi)。

當(dāng)使用 VP 打印具有復(fù)雜特征（例如懸垂和拱形）的物體時(shí)，通常會(huì)添加結(jié)構(gòu)支撐，以防止這些特征在打印過程中下垂。打印完成后，必須手動(dòng)將這些支撐從成品物體上切除。這是一個(gè)相當(dāng)繁瑣的過程，可能會(huì)意外損壞物體。

這就是實(shí)驗(yàn)性新 VP 系統(tǒng)的用武之地。

該系統(tǒng)由加州大學(xué)圣巴巴拉分校和勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (LLNL) 的科學(xué)家研發(fā)，采用一種主要由環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯單體制成的樹脂。它還采用了一臺(tái)同時(shí)發(fā)射紫外線和可見光束的打印機(jī)。也就是說(shuō)，通過獨(dú)立地將打印機(jī)內(nèi)的微鏡傾斜到不同的角度，兩束光可以分別引導(dǎo)到每個(gè)打印層內(nèi)不同像素寬度的位置。

當(dāng)樹脂暴露在紫外線下時(shí)，環(huán)氧單體會(huì)硬化，形成物體的永久部件。而當(dāng)樹脂暴露在可見光下時(shí)，丙烯酸酯單體會(huì)硬化，形成支撐結(jié)構(gòu)。重要的是，當(dāng)物體隨后浸入氫氧化鈉（又稱堿液）溶液中時(shí)，這些支撐結(jié)構(gòu)——而且只有這些支撐結(jié)構(gòu)——會(huì)在15分鐘內(nèi)溶解。

科學(xué)家們已經(jīng)利用這項(xiàng)技術(shù)打印出棋盤格圖案、十字架、鏈條、籠子里的球以及螺旋狀結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)球等物品。未來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)或許能用于制造更實(shí)用的物品，例如組織工程支架、關(guān)節(jié)和鉸鏈。

“光聚合技術(shù)以其快速和高分辨率的打印而聞名，但打印后最令人頭疼的部分之一，是手動(dòng)移除復(fù)雜的互鎖和懸垂結(jié)構(gòu)的支撐，”LLNL 的 Maxim Shusteff 說(shuō)道，他與 LLNL 的 Sijia Huang 共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。“我們非常興奮，能夠用簡(jiǎn)單的化學(xué)方法解決這個(gè)問題。”

該研究成果發(fā)表在最近發(fā)表于《ACS Central Science》雜志上的一篇論文中。