美德印高校增材制造新进展：3D打印MRI传感器成本30美元

德国海德堡大学（Heidelberg University）分子系统工程与先进材料研究所（IMSEAM）开发出一种可用于数字光处理（DLP）和立体光刻（SLA）工艺的闭环回收材料，让基于光的3D打印树脂可在特殊化学催化剂作用下于室温数秒内分解为分子构件并再次利用。相较熔融沉积成型（FFF）等其他聚合物工艺，基于光的3D打印在分辨率和部分场景速度上更具优势，但其树脂因难以回收而在可持续性上受到质疑。该校研制的亚稳态聚合物带有预定断裂点，在特殊化学催化剂作用下，长链会在室温下数秒内整链解体。博士生Johannes Markhart在新闻稿中解释，这一过程类似多米诺骨牌。实验中，团队用该材料制成微米尺度的复杂结构，再将其分解回聚合物树脂；光谱分析证实，回收产物在分子水平上与起始材料化学组成一致。项目负责人Eva Blasco教授表示，稳定性与可回收性并不互相排斥。该研究发表在期刊Advanced Materials上。

另一项可持续3D打印进展来自印度工程与农村技术研究所（IERT）和莫蒂拉尔·尼赫鲁国家理工学院阿拉哈巴德（Motilal Nehru National Institute of Technology Allahabad，MNNIT）的研究人员。他们开发出一套长丝挤出系统，将塑料瓶中的废弃PET转化为适用于FFF的长丝。研究团队对废弃瓶子进行分类、清洗、干燥和粉碎后加工成长丝，并在同一系统上以PLA颗粒挤出试样作对比测试。结果显示，PLA拉伸强度比PET高约11%（44±3.6 MPa对39±3.2 MPa）。虽然回收PET低于原生PET典型性能，团队认为其在家庭用品、时尚产品等应用中仍有价值。研究还强调，将PET回收为长丝的挑战主要在水分管理和尺寸一致性。团队承认，在回收PET长丝全面替代标准长丝之前仍需进一步优化和材料表征，但他们认为已经展示了在增材制造中制备回收聚合物原料的实用基础。该研究发表在期刊Advanced Manufacturing上。

为成人设计的现成医疗器械在用于婴儿或儿童时并不总是效果良好，这促使南加州大学（University of Southern California，USC）研究人员开发出一种可针对个体患者定制的柔性MRI传感器。每个传感器可在不到10分钟内完成3D打印，成本约30美元；测试中其图像对比度较现成传感器改善四倍。该校电子与计算机工程系及生物医学工程系助理教授Yasser Khan表示，通过使定制MRI设备的生产更快、更经济，有望为传统上选择较少的患者（尤其是婴儿和儿童）带来更好的成像，为MRI带来当前尚不具备的精度和定制化水平。工艺上，导电银墨水被3D打印到贴合患者身体的热塑性弹性体上，所得传感器（又称线圈）随后连接到MRI系统。传感器在Khan的实验室完成设计与制造，并在配备独特MRI系统的动态成像科学中心（DISC）完成测试。该研究发表在期刊Nature Communications上。

美国犹他大学（University of Utah）工程师展示了一种避开逐层构建的3D打印方法，使用纳米级光掩模将激光衍射成全息图案，一次性固化原料。团队用该技术打印出微管组件，单根直径小至6微米，尺寸比最高达120:1；打印件可沿长度和宽度留出空隙，但沿高度方向创建空隙仍需进一步改进。为此，研究人员利用光曝光与固化过程之间的不同时间尺度，通过计算工程手段设计光掩模，令规划为中空的区域保持足够暗，从而避免分子交联。由此得到的中空圆柱体和立方体等形状可作为更大尺寸打印件的概念验证，打印在数秒内完成。该研究发表在期刊Science Advances上。