3D生物打印,是利用类似于3D打印的技术,将细胞、生长因子和生物材料结合在一起,以制造出xxx程度模仿自然组织特征的生物医学部件。
通常,3D生物打印利用逐层方法来沉积称为生物墨水的材料,以创建类似组织的结构,随后将其用于医学和组织工程领域。生物印刷涵盖了广泛的生物材料。
目前,生物打印可用于打印组织和器官,以帮助研究药物和药丸。然而,新兴的创新跨越了对沉积在3D凝胶中的细胞或细胞外基质的生物打印,逐层产生所需的组织或器官。此外,3D生物打印已开始纳入支架的打印。这些支架可用于再生关节和韧带。
肯定可以!打印彩色的是3D打印技术中的3DP技术,采用的是石膏粉末与彩色特种胶水混合而成,应用彩色胶水粘接同时兼顾了上色功能。只是目前此种3D打印机价格一般都不便宜,目前打单色的大部分是FDM技术,是将塑料融化成型的,双喷头,最多只能用2种颜色。
荧光水凝胶是一种自发荧光的高分子材料,具有可调的荧光显色效果,因而在3D打印、生物传感、荧光示踪、仿生驱动等研究领域有广阔的应用前景。
气凝胶的主要应用:
1、超级绝热材料
材料的热传导由气态传导、固态传导和热辐射传导决定。由于气凝胶材料具有纳米多孔结构,因此常压下气态热导率λg很小,真空下热传导由固态传导和热辐射传导决定。同玻璃态材料相比,纳米多孔材料由于高孔隙限制了稀疏骨架中链的局部激发的传播,使得固态热导率λs仅为非多孔玻璃态材料热导率的1/500左右。Nilsson等检测室温下气凝胶热导率为0.013~0.016W/(m·K),静态空气的热导率为0.024W/(m·K),即使在800℃的高温下其导热系数才为0.043W/(m·K),是目前隔热性能最好的固态材料。
(1)太阳能热水器
太阳能热水器及其他集热装置的高效保温成了能否进一步提高太阳能装置的能源利用率和进一步提高其实用性的关键因素。将纳米孔超级绝热材料应用于热水器的储水箱、管道和集热器,将比现有太阳能热水器的集热效率提高1倍以上,而热损失下降到现有水平的30%以下。
(2)在热电池上应用
可延长热电池的工作寿命,防止生成的热影响热电池周围的元器件。
(3)军事及航天领域
与传统绝热材料相比,纳米孔气凝胶超级绝热材料可以用更轻的质量、更小的体积达到等效的隔热效果。这一特点使其在航空、航天应用领域具有举足轻重的优势。如果用作航空发动机的隔热材料,既起到了极好的隔热作用,又减轻了发动机的重量。作为外太空探险工具和交通工具上的超级绝热材料也有很好的应用前景。
气凝胶在航天中的应用远不止这些,美国国家宇航局的“星尘”号空间探测器已经带着它在太空中完成了一项十分重要的使命———收集彗星微粒。
(4)工业及建筑绝热领域
在工业及民用领域纳米孔超级绝热材料有着广泛和极具潜力的应用价值。首先,在电力、石化、化工、冶金、建材行业以及其他工业领域,热工设备普遍存在。工业节能中,纳米孔超级绝热材料也起着非常重要的作用,其中有些特殊的部位和环境,由于受重量、体积或空间的限制,急需高效的超级绝热材料。
2、在催化剂以及催化载体方面的应用
气凝胶是一种由超微粒子组成的固体材料,具有小粒径、高比表面积和低密度等特点,使SiO2气凝胶催化剂的活性和选择性远远高于常规催化剂,而且它还可以有效减少副反应的发生。Kister制备出SiO2气凝胶后不久就指出,气凝胶因其高的孔隙率、比表面积和开放的织态结构,在催化剂和催化载体方面具有潜在的应用价值,但因小的热导率和低的渗透性影响了气凝胶在催化反应中的传热和传质,使其应用受到限制。
3、气凝胶在日常生活中的应用
利用气凝胶优异的隔热性能,人们制造了气凝胶作底衬的衣服,该衣服因穿着后让人感觉太热而一度被人投诉、下架。不少厂家为滑雪,登山运动员专门研制了从鞋垫到睡袋的一系列户外御寒用具。现在高端化妆品行业也将气凝胶添加到面霜等护肤产品中用作研磨剂。日化行业人们将气凝胶添加到牙膏中。利用其高比表面积,用作油墨打印中的添加剂扩大油墨微粒表面张力,增强吸附能力使得打印出来的图案更清晰、更逼真。利用其轻质高弹性,体育用品业应用气凝胶生产了网球拍等产品。
4、在电化学方面的应用
在电学性质方面,由于其具有低介电常数、高比表面积、高介电强度等特点,气凝胶有非常优越的表现。尤其是有机气凝胶和金属氧化物气凝胶,是非常优异的介电体,可用作高压绝缘材料,高速或超速集成电路的衬底材料,真空电极的隔离介质以及超级电容器。另外一个重要应用是利用碳气凝胶的导电性作为理想的高效的超电容器和电容消离子过程的电极材料;而有些金属氧化物气凝胶则显示出优越的超导性、热电性和压电性。Polystor 公司推出一种高性能的碳气凝胶电容器,称为“空气电容器”。其功率为4千瓦/千克,接近于电池的功率。美国海洋研究实验室的 Debra R.Rolison 及Celia Merzbacher 带领的小组通过在气凝胶凝胶前掺加其他成分制备出无污染的燃料电池。
5、储氢材料
氢能具有很高的热值,燃烧释能后的产物是水,对环境无污染,此外,氢能为可再生能源,不会枯竭,因而被誉为21世纪的绿色新能源。美国Lawrence Livermore国家实验室和伊利诺斯大学研究表明:炭气凝胶具有高比表面积、低密度、连续的网络结构且孔洞尺寸很小又与外界相通,具有优良的吸、放氢性能。美国能源部于2005年专门设立了机构,研究掺杂金属的炭气凝胶贮氢,并给予财政资助。
6、气体或者液体吸附
气凝胶还可以用作吸附材料,不如吸附CO2气体,吸附一些化学有毒蒸汽,吸附炸药废水等。
7、在其它方面的应用
SiO2气凝胶具有极高的比表面积和孔隙率,近年来被广泛应用于Cerenkov探测器中,以探测高能带电粒子和在太空中捕集陨石微粒的介质材料。SiO2气凝胶也曾一度被用于等离子体研究中作为惯性限制熔融试验体目标组分。因其具有低的表观密度和热导率,极好的耐高温性能,气凝胶作为高效隔热消音材料很有前途。
由轻原子量元素组成的低密度、微孔分布均匀的SiO2气凝胶对氖具有良好的吸附性能,因而为惯性约束聚变实验研制高增益靶提供了一个新途径,这对于利用受控热核聚变反应来获得廉价、清洁的能源具有重要意义。
气凝胶简介:
气凝胶,英文aerogel,又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂,使凝胶中液体含量比固体含量少得多,或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体,外表呈固体状,这即为干凝胶,也称为气凝胶。如 明胶、 阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶也具凝胶的性质,即具 膨胀作用、触变作用、离浆作用。
气凝胶是一种固体物质形态,世界上密度很小的固体之一。密度为3千克每立方米。一般常见的气凝胶为 硅气凝胶,其最早由美国科学工作者Kistler在1931年因与其友打赌制得。气凝胶的种类很多,有硅系,碳系,硫系, 金属氧化物系,金属系等等。aerogel是个组合词,此处aero是形容词,表示飞行的,gel显然是凝胶。字面意思是可以飞行的凝胶。任何物质的gel只要可以经干燥后除去内部溶剂后,又可基本保持其形状不变,且产物高孔隙率、低密度,则皆可以称之为气凝胶。
因为密度极低,目前最轻的气凝胶仅有0.16毫克每立方厘米,比空气密度略低,所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。由于里面的颗粒非常小(纳米量级),所以可见光经过它时散射较小(瑞利散射),就像阳光经过空气一样。因此,它也和天空一样看着发蓝(如果里面没有掺杂其它东西),如果对着光看有点发红。(天空是蓝色的,而傍晚的天空是红色的)。由于气凝胶中一般80%以上是空气,所以有非常好的隔热效果,一寸厚的气凝胶相当20至30块普通 玻璃的隔热功能。即使把气凝胶放在玫瑰与火焰之间,玫瑰也会丝毫无损。气凝胶在航天探测上也有多种用途,在俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”的探测器上都有用到这种材料。气凝胶也在粒子物理实验中,使用来作为切连科夫效应的 探测器。位在高能加速器研究机构B介子工厂的Belle 实验探测器中一个称为气凝胶 切连科夫计数器(Aerogel Cherenkov Counter, ACC) 的 粒子鉴别器,就是一个最新的应用实例。这个探测器利用的气凝胶的介于液体与气体之低折射 系数特性,还有其高透光度与固态的性质,优于传统使用低温液体或是高压空气的作法。同时,其轻量的性质也是优点之一。
eftf透明膜材质。
冰屋的基础是一个4层的火星登陆器。在登陆器登陆火星之后,它所携带的机器人会在周边的土壤中提取水。然后3D打印机器人打印出EFTF膜(一种透明膜材)制成冰屋外壳,随后在EFTF膜外壳的内部喷洒混合了纤维的水,建成具有承重作用的冰墙。而在冰墙之内,3D打印机器人用气凝胶隔热物质打印出一个包围登陆器的外壳,从而形成一个双层壳的火星基地。
在气凝胶隔热外壳的内部,植物可以生长,制造氧气和生产食物。而气凝胶绝缘体和冰墙之间则有一个“前院”,它既不属于室内也不属于室外,在这里宇航员可以不穿宇航服。
3D打印机又称三维打印机,是一种累积制造技术,即快速成形技术的一种机器,它是一种数字模型文件为基础,运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中,机器会按照程序把产品一层层造出来。3D打印机堆叠薄层的形式有多种多样。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料,堆叠薄层的形式有多种多样,可用于打印的介质种类多样,从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质,令打印出来的物体一头坚硬而另 一头柔软。
1、有些3D打印机使用“喷墨”的方式。即使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质 喷涂在铸模托盘上,此涂层然后被置于紫外线下进行处理。之后铸模托盘下降极小的距离,以供下一层堆叠上来。
2、还有的使用一种叫做“熔积成型”的技术,整个流程是在喷头内熔化塑料,然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。
3、还有一些系统使用一种叫做“激光烧结”的技术,以粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层,熔铸成指定形状,然后由喷出的液态粘合剂进行固化。
4、有的则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒,当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时,介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸,最后只需用水或气流冲洗掉支 撑物便可形成孔隙。 希望能帮到你!
简介顺滑食品据英国《每日邮报》网站报道,科学家研制出了一种3D打印的超级顺滑“凝胶状”食品,这种食品看上去就和我们每天吃的东西一样。
研制这种打印食品的是德国比奥佐恩公司的科学家,此举旨在让有吞咽困难或不能正常进食的病人可以优雅地进餐。有60%的老年病人吞咽困难。顺滑食品“顺滑食品”利用或生或熟、或新鲜或冷冻的食品,将其切碎、混合、熬成汤,或搅拌成泡沫,然后成形,让有咀嚼或吞咽困难的人能享用。
采用3D打印技术,世界上首次完成了完全使用定制植入物代替整个下颚的制作过程。与传统制作方法相比,3D打印耗费的材料更少,生产时间更短,往往只需数小时便可以制出一只下颌骨。为了避免排斥反应的发生,科研人员在制作完成的下颌骨上涂上了生物陶瓷涂层。技术人员可根据移植患者的具体需求来设计骨骼部件的效果图,然后利用高精度镭射枪来熔解钛粉,并将他们一层层地喷涂叠加起来,最终制作出立体人造骨骼部件成品。整个过程不需要任何胶水或粘结剂。科研人员们已经成功为一名83岁的老妇人植入了经3D打印制成的下颌骨。
2.打印外骨骼
3D打印现在已经进军体外骨骼打印,旨在辅助残疾人士与肌肉萎缩人士提升行动能力。经3D打印制作的轻量级体外骨骼可以辅助用户站立及走动。
3.打印细胞
科学家已经使用人类细胞经3D打印制作出了世界上第一个人造肝脏。研究人员开发出了基于瓣膜的细胞打印过程,可以按特定的模式打印细胞。细胞打印过程中的关键在于打印机喷嘴,喷嘴用力必须轻柔,以保护细胞和组织的生命力。赫瑞瓦特大学开发了一种基于瓣膜的双喷嘴打印机,能够打印高度活细胞如用于组织再生的人体胚胎干细胞,其细胞打印系统方案图,见图2。
4.打印活体组织
研究人员日前创造出一种水滴网络,能够模仿生物组织中的一些细胞特性。利用一台3D打印机,研究小组可将小水滴组装成为一种类似胶状物的物质,它能够像肌肉一样弯曲,并能够像神经细胞束一样传输电信号,可用于修复或缓解器官衰竭。这一技术应用在医疗领域有望能够合成人造组织或器官模型。
5.打印血管
联合3D打印技术和多光子聚合技术,人们已成功打印出人造血管。通过这一过程打印出来的 血管可以与人体组织相互“沟通”,不会发生器官排斥,且可以生长出类似于肌肉的组织。该研究成果将有望用于人体试验和药物测试。
6.打印器官
科研人员采用3D打印技术配合人体自身细胞,使用加入细胞混合物凝胶的可生物降解脚手架, 逐层构建出了肾脏。这项技术还帮助一个孩子成功移植了人工膀胱。此外,利用CT扫描等医学影像技术,3D打印机还可以采用丙烯酸树脂制作出半透明的器官模型,从而帮助外科医生了解器官内部结构,实现肿瘤放疗效果的可视化。美国科学家成功利用3D打印技术制作出了能够精确复制疑难并发症患者的心脏解剖结构的人体心脏模型,用于医生术前研究患者心脏结构。
7.治疗癫痫
日本科研团队研发了一种新的光固化三维打印材料,这是一种具有高导电性的新型树脂,可应用于制作包括3D碳电极的燃料电池或生物传感器的接口。其最有前途的应用是制作可与大脑连接的3D微电极,大脑中的神经可以通过3D微电极的接口进行互连,从而发送或接收来自神经元的电信号,可用于进行深部脑刺激和相关疾病如癫痫、抑郁症、帕金森氏病的干预及治疗。这项技术目前仍处于实验阶段。
这个问题需要具体考虑使用胶的场景和需求。在某些情况下,固态胶更好,而在其他情况下,果冻胶更好。其中,固态胶更加适合需要强力粘附的场景,例如需要粘合金属、塑料等材质的场合。固态胶的固化时间也相对较短,可以快速完成粘合,而且在不同环境下的粘合效果也较为稳定。然而,在某些情况下,果冻胶可能更加适合。例如在需要临时指针的场合,果冻胶可以用来暂时粘贴,不会损坏针头和表面;在需要向物品表面粘贴、制作卡片等场合,果冻胶可以更好地适应曲面。因此,在选择胶水时,应该根据实际需要进行选择,使得使用效果更好。
3D打印方式,其本质就是塑料熔化后的三维成型
加工过程中所带来的污染或者微小颗粒释放非常有限。对于光固化打印技术和DIW,其本质是利用紫外光、温度或者挤出剪切力等相对温和的外界因素改变材料流变性,最终获得三维结构,其使用的也是树脂或凝胶类材料,因此加工过程中基本不会产生对人体有害的因子,除非部分材料使用了一些有机溶剂,但这两种技术基本都在实验室中使用,通常有专用的通风保护设施。
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