传统3 d打印方法往往需要多个步骤,高温,或机械力破坏生物细胞等敏感材料。亚博网站下载德国科学家开发出一种新技术,利用声波来创建操纵固体颗粒的压力场,凝胶珠,和细胞成所需的形状,所有在一个单一的步骤。yabo214
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在本文中,我们将探讨如何创新方法,拥有多个声波全息图,并检查其潜在的应用和局限。
声波全息图是什么,他们如何工作?
声波全息图是设备,可以声波塑造成复杂的模式。他们的3 d打印的盘子是由特定模式的漏洞或肿块。
声波全息图的原理是编码阶段所需的声音波前的3 d打印的表面轮廓。行动的机制是,当一个平面声波的3 d打印的盘子,这是调制板上的小孔或撞击的模式,改变其相位和振幅根据预先设计的算法。由此产生的声波形成一个复杂的形状,可以控制在3 d空间的对象。
使用多个声波全息图3 d打印
声波全息术本身可以追溯到1960年代中期。直到2016年发表的一项研究自然杂志》的一组科学家马克斯普朗克研究所智能系统、斯图加特大学的,提出了一种新颖的埃尔兰根大学的声波全息图的设计方法,可以生成非常复杂的三维压力场使用迭代算法。
他们使用一种叫做声音的装置打印机,由四个盘子孔排列在一个特定的模式。每个板块作为声波全息图形状其背后的扬声器发出的声波。他们创造了一个三维压力场,陷阱和移动粒子在半空中结合声波从不同的盘子。yabo214
研究人员成功地印刷各种形状,包括信件,戒指,和金字塔,用聚苯乙烯珠,凝胶珠,酵母细胞。他们可以打印多个对象和改变他们的形状动态切换不同的板块。科学家们认为,他们的技术可能会有潜在的应用在生物打印,微流体,柔软的机器人。
最近,同一个研究小组进一步研究了一个激动人心的科学进展杂志上发表的文章的使用3 d全息超声领域使用声学部队组装问题。亚博老虎机网登录声波已经知道问题上施加压力,但随着3 d超声领域的精确成形,研究人员发现他们可能控制力量格局,将颗粒组装成一次完整的3 d对象。
他们展示了一代的紧凑的全息超声波字段和显示物质的一步组装使用声音的力量。他们结合多个全息领域驱动的非接触式组装固体微粒,水凝胶珠,生物细胞内部标准实验室的器具。yabo214然后通过凝胶固定的结构周围的介质。
马克斯·普朗克医学研究所网站上,该研究的第一作者,Kai Melde解释道,关键概念是同时利用多个声波全息图来创建一个集体野外捕获粒子的能力。yabo214同时,Heiner克雷默,谁开发的算法优化全息领域,指出数字化整个3 d对象为超声全息图字段是一个计算密集型任务,需要创建一个新的计算程序。
这对快速成型新技术显示了巨大的希望,尤其是在生物制造,传统的方法可以是缓慢的和潜在的破坏性生物细胞。重要的是,这种方法处理问题积极声相比,不需要反对,支持表面,或支架,这使它有别于以前的工作在这个领域。
为什么要使用多个声波全息图3 d打印技术及其优势其他方法吗
使用多个声波全息图来操作对象有几个优点超过其他方法如光学镊子或磁场。这种技术对生物制造特别有利,因为它不适用机械或化学强调生物细胞,它可以伤害他们。声波全息图可以形成复杂的形状和操作不同类型的材料,同时和多个对象可以操纵。亚博网站下载
此外,他们有更高的分辨率和速度为3 d操纵和温和的生物细胞和安全。
应用程序在3 d打印多个声波全息图
三维全息超声领域的潜在的应用在组织工程和加法制造意义重大,并且能够将细胞组装成复杂的3 d结构可能是这个领域的变革。
这项技术可能会允许创建复杂的组织,如器官,它可以被用于移植或药物测试。在加法制造、三维全息超声领域可以彻底改变产品是由允许快速组装的组件不需要复杂的机械或生产线。
限制在3 d印刷中使用多个声波全息图
这项研究并没有明确提及任何限制,但可能的挑战包括精度和分辨率取决于全息板质量和设计,效率受到影响板块运动和对齐,有限范围的打印材料声学特性的基础上,并需要额外步骤的稳定性和耐久性。亚博网站下载这些限制可能也适用于其他acoustic-based 3 d印刷方法。
结论
多个声波全息图3 d打印技术是一种很有前途的技术,建立复杂的三维结构在一个单一的步骤。
该技术使用多个声波全息图字段,可以操纵固体颗粒产生压力,凝胶珠,甚至细胞成所需的形状。yabo214机械或化学压力对生物细胞的缺乏是该技术的一个重要的优势,及其潜在的应用在生物打印,微流体和软机器人具有重要意义。
可能的限制如精度、分辨率、效率和范围的打印的材料必须考虑基于声学属性。亚博网站下载然而,使用3 d全息超声领域有潜力改变组织工程和加法制造领域。
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引用和进一步阅读
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