美國明尼蘇達大學(University of Minnesota)研究人員首次使用客制化且低成本的 3D 打印技術(shù),在手臂上印制電子產(chǎn)品,這項技術(shù)可以應(yīng)用在戰(zhàn)場士兵,借由打印的感應(yīng)器來檢測身體所含化學物質(zhì)或生物分子。
此外,也還能印制太陽能電池,幫簡易電子設(shè)備充電;研究人員還成功將生物細胞印制在小鼠傷口上,發(fā)現(xiàn)這項技術(shù)可能為傷口愈合和皮膚相關(guān)疾病提供新的治療方式。
這項研究報告發(fā)布在學術(shù)期刊《先進材料》(Advanced Materials)。
研究第一作者、明尼蘇達大學機械工程副教授 Michael McAlpine 表示:「我們對這項 3D 打印技術(shù)感到興奮,而且這臺方便攜帶的 3D 印表機價錢低于 400 美元。想像一位士兵可以從背包里拿出這臺印表機,直接在他的皮膚上打印感應(yīng)器或是他需要的電子產(chǎn)品,士兵們需要的物品都能放在一臺輕便且好攜帶的 3D 印表機中。」
這個 3D 印表機的關(guān)鍵技術(shù)在于打印過程中能適應(yīng)身體的微小振動,也會利用計算機視覺(computer vision,利用攝影機和電腦代替人眼辨識目標、跟蹤和測量,并做圖像處理)調(diào)整運動位置。
McAlpine 副教授談到:「在皮膚使用印表機時,即使人們想努力保持靜止仍會有輕微晃動,且每個人晃動幅度都不一樣,而這臺印表機利用標記追蹤手部輪廓和運動方式,并即時調(diào)整位置,因此打印出來的電子元件依然保持完整。」
這項 3D 打印技術(shù)另一個獨到之處在于它使用「銀片」為專用墨水,因此在室溫下固化且能導(dǎo)電。這比起需要在高溫下(攝氏 100 度)才能固化的油墨更方便,且不會燒傷手。移除打印上去的電子元件也十分簡單,只要使用鑷子將它夾起或用水清洗即可。
除了應(yīng)用在電子元件,創(chuàng)新的 3D 打印技術(shù)還能印出細胞,幫助治療皮膚病患者。McAlpine 團隊與明尼蘇達大學醫(yī)學院的兒科醫(yī)生 Dean Jakub Tolar 合作,成功使用「生物墨水」(bioink)印制出小鼠傷口周圍的受傷細胞,這也開創(chuàng)了先進醫(yī)學實驗對皮膚病的治療。
McAlpine 說:「我很喜歡將電子元件或細胞直接印制在皮膚上的想法,聽上去簡單,但對未來的應(yīng)用開創(chuàng)卻有無限潛力。」