中美合作 「打印」永久磁性液態磁鐵

中美兩國科研人員採用全液相3D打印技術,製備出一種新型磁性液滴,既具有液體的流動性又具有永久磁性,為研製柔性電子、可靶向輸送藥物的磁控液體機器人等提供了新途徑。

在納米級層面,傳統的鐵磁流體本身不存在磁極,只有在外加磁場作用下被持續磁化才能表現出特定磁性。但發表在最新一期美國《科學》雜誌上的研究顯示,這種新的磁性液滴材料不需要外加磁場就能表現得像一塊固體磁鐵,且看起來仍然像液體一樣。

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北京化工大學和馬薩諸塞大學阿默斯特分校、美國能源部下屬勞倫斯伯克利國家實驗室等機構研究人員採用全液相3D打印技術,「打印」出直徑約1毫米的鐵磁流體液滴。

磁力測定顯示,大約10億個納米顆粒「擠在一起」,它們在磁性線圈的激發下表現出磁性。這些外部的納米顆粒將磁性定向傳遞到液滴核心的納米顆粒上,使整個液滴具有了永久磁性。

研究人員利用全液相3D打印和微流控成型技術,可以製造出任意形狀的磁性液滴;將它們分成更小的液滴後,仍然可保持磁性;已成型液體還可通過改變酸鹼環境實現可逆磁化或消磁。

由於其特殊的物理性質,鐵磁流體目前應用在電子設備、醫療器械,機械工程和材料科學研究中。這種新型鐵磁液滴未來有望應用在更多場景中,例如可在人體內靶向輸送藥物的磁控機器人、可操控的液態微反應器等。

NASA為移居火星築夢,外星家園設計比賽揭曉

隨著對外太空的探索腳步加快,移居火星也成為人類的夢想之一,美國太空總署(NASA)舉辦的火星棲息地3D列印大賽日前結束,具良好擴建性及採光的4層螺旋狀建築在決選中脫穎而出。

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對於各項太空探索任務而言,成功移居外星將是人類的重大里程碑,這也意味著將有更多行動可被執行,在解決維生資源永續循環後,如何有效率地打造居住基地也成了難題之一。目前科學家擬採用3D列印科技,使用相對應的材料、元素,按設計圖在該星球上直接打造建築。

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自2015年起,超過10個專業團隊參加了NASA行星基地3D列印設計大賽,近日揭曉前3名設計作品,這些建物不僅要有良好的外型,NASA更設下諸多嚴苛限制,如需至少具有約1000平方英呎(約28坪)、可供4人正常生活1年,並設有容納所需機械工具的存放空間。最重要的是,這些建築物必須完全透過3D列印打造而成,讓太空人甫登陸便可有效率地搭蓋入住。

在外太空用3D列印蓋房子.png

此外,NASA在美國時間2日亦公布,繼預定於2024年執行的人類登月任務後,將在2033年執行火星載人任務,若然成真,屆時將會是歷史創舉,對人類探索宇宙的夢想寫下更多可能。

3D列印機的未來-星艦奇航的複製機?!

據CNET報導,下一代3D列印已經轉向從《星艦奇航》(Star Trek)中獲得一些靈感。加州大學柏克萊分校的研究人員已經打造出一台名為「 複製機(Replicator) 」 的3D印表機,它利用光線及凝膠狀溶液構建固體3D物體。它與《星艦奇航》的神奇設備擁有相同的名字。

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然而這個版本的複製機並不是那麼先進,但它是3D列印的一個進步。Replicator使用改變用途的數位投影機作為光源來製作比傳統3D印表機更平滑、更易彎曲和更複雜的物體。

「基本上,你只要一個現成的數位投影機(這個是我從家裡帶來的),然後你把與一台筆記型電腦連接並使用它來投影一系列電腦圖像,而電機轉動一個圓筒,圓筒中有一個3D列印樹脂。」 加州大學柏克萊分校機械工程助理教授 Hayden Taylor表示。

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該投影機裝有一系列3D計算模型,它在罐子內的凝膠狀樹脂中作為一系列光圖案發出光束。

樹脂由光敏素和溶解氧組成,並在光線照射時緩慢旋轉到位。當光照射到液體中時,氧氣被耗盡,這允許樹脂內的分子形成交叉鏈接。 這些交叉鏈接是將液體變成固體的關鍵。而傳統的3D印表機通常使用分層過程。

3D代印.gif

到目前為止,該團隊使用新印表機創建了許多不同的物體,包括羅丹的《沉思者》雕塑的複製品,光滑且易彎曲的甜甜圈和下顎模型。該印表機目前僅限於生產直徑為4英吋(10.16公分)的物體,並且不會產生任何浪費 - 黏性物質可以在後續列印中重覆使用。重要的是,它還允許研究人員在預先存在的結構周圍製作3D物體。例如,團隊在樹脂內放置了螺絲刀軸,然後用他們的印表機製作了一個手把。

Taylor表示:「我認為這是一種能夠更加大規模定製物品的途徑,無論是義肢還是跑鞋。」

該研究於2019年1月31日發表在《科學》雜誌上。

成真的「縮小燈」!只要雷射光和尿布材料就能讓物體迅速縮成千分之一

最近,MIT研發出一種只要照雷射光,就能讓物體縮小一千倍的技術,而且這個方法在物體變小之後,還不會恢復原狀。

這張照片就是MIT研究團隊利用「內爆製造」做出的3D奈米結構,再複雜的結構對於「內爆製造」來說,都能輕鬆縮小成一千倍。  地球圖輯隊

這張照片就是MIT研究團隊利用「內爆製造」做出的3D奈米結構,再複雜的結構對於「內爆製造」來說,都能輕鬆縮小成一千倍。

地球圖輯隊

只需要雷射光和尿布

最近,麻省理工學院(MIT)找到了一種可以迅速將物體縮小1,000倍的方法,這種方法不只快速,而且材料便宜又容易取得──只需要雷射光和聚丙烯酸(polyacrylate)──聚丙烯酸這種材料因為吸水效果非常好,通常在嬰兒尿布裡就能找到,在多數的生物工程實驗室裡也很常見。

幾乎所有材質都適用

MIT將這項技術命名為「內爆製造」(implosion fabrication),不管是金屬、量子點(quantum dot)或DNA,都能利用「內爆製造」的方式,迅速將該物體3D等比例縮小1,000倍。

負責這項研究的MIT神經網路與大腦認知科學專家波伊登(Edward Boyden)表示,科學家們已經花了數年的時間在尋找能夠更方便製造奈米材料的技術,現在有了「內爆製造」,幾乎就能讓任何材料瞬間變成3D奈米尺度。

3D奈米尺度,方法有兩種

在「內爆製造」之前,如果想要打造3D奈米尺度的材料,可以分成兩種方法。

第一種方法是利用光先在面板上蝕刻(etching)出2D平面圖案,再將2D平面層層疊起,變成3D立體結構,但這種方法既耗時又很有挑戰性。

另一種方式則是利用3D列印技術,直接「印出」奈米尺度的物體。但受限於3D列印技術上的限制,用這種方法做出來的成品只能是特定的塑膠材質,在結構上也有一定的限制。

像照到縮小燈,一起縮小

但「內爆製造」和上述這兩種方法都不一樣,「內爆製造」不是從零開始做一個奈米尺度的材料,而是先有一個物體之後,接著像照了縮小燈一樣,讓物體等比例縮小成千分之一倍,如此一來就能輕鬆製作出更精巧、又是奈米尺度的物品。

這也是MIT研究團隊利用「內爆製造」縮小而成的奈米結構。  地球圖輯隊


這也是MIT研究團隊利用「內爆製造」縮小而成的奈米結構。

地球圖輯隊

從手機鏡頭到機器人

關於「內爆製造」的應用範圍,研究團隊認為在光學和機器人領域可以做為「內爆製造」的第一步。例如:利用「內爆製造」打造一個專門研究光的特製鏡頭,或讓智慧型手機的鏡頭、內視鏡或顯微鏡的鏡頭變得更好、更精巧。

如果將「內爆製造」用來打造奈米尺度的電子設備或微型醫療機器人,未來在癌症治療上,或許就能在癌症藥物當中加入奈米尺度的機器人,患者將癌症藥物和奈米機器人一起吞下肚後,就能用這個機器人尋找癌細胞「對症下藥」。

以後在家就能做

由於「內爆製造」所需的材料都能輕鬆取得,所有的材料都沒有毒性,或許未來這項技術就能讓大眾在學校或家裡自行操作。

3D列印電動車只賣30萬,你準備好下手了嗎?

3D列印被譽為引發下一波工業革命的新技術,已應用在許多領域上,就連汽車產業也不例外,近期義大利車廠XEV宣布與中國3D列印公司Polymaker合作,共同開發雙人座電動車LSEV,為一輛全車均由3D列印產生的電動車。

▲LSEV雙人座電動車。(圖/翻攝網路)

▲LSEV雙人座電動車。(圖/翻攝網路)

雖然目前許多車廠如賓士、BMW、福特都有使用3D列印技術,但都只運用在生產部分客製化零件上,並未像XEV這樣,整車都使用3D列印;雙人座電動車LSEV原本是台概念車,2018年初首度在中國上海的3D列印文化博物館發表,除了底盤、座椅與玻璃之外,車上所有可見的零件都是由3D列印產生。

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當時發表的LSEV概念車零件超過2000個,這使得3D列印技術在量產上遇到很大的困難,而Polymaker將其重新設計後,讓整車零件減少到只有57個,讓生產時間大幅減少,僅需3天,加上使用的材料為特殊填料(Structure infill),因此零件強度是傳統零件的4倍,重量卻輕上許多,全車重量僅450公斤。

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即將量產的LSEV電動車最大行駛距離為150公里,最高極速達70公里,其定位為都會型小車,售價約為1萬美金(約新台幣30萬);據外電報導,XEV已經收到來自歐洲的7000張訂單,其中2000份來自法國巴黎的ARVAL汽車租賃公司,另外5000份則來自意大利郵局,原廠將在今年第二季進行量產。

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說到POLYMAKER這家公司,達億也有代理機器喔,尤其是這款「Polysher 酒精拋光機」是一款可以顯著提升3D列印物件的表面質量的機器,有興趣歡迎詢問達億喔!(按圖片可看更多酒精拋光機介紹)








3D 列印生態比基尼:可以清理海洋污染

據外媒報導,地球上的海洋美麗非凡,但其同樣也充斥著污染。工業、農業以及居民生活垃圾都被排入海洋中,更不用說石油鑽探的漏油,以及深海採礦留下的垃圾了。

美國加州大學河濱分校電氣工程學教授,米赫利·奧茲坎(Mihri Ozkan)與紐約建築設計事務所Eray Carbajo合作,設計出名為「海綿比基尼」的神奇泳衣。

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當穿戴著它的人在海中游泳時,這種比基尼就可以吸收其附近的污染。這款設計曾贏得2015年,重塑可穿戴技術競賽一等獎。從實用角度來看,這款泳衣不會對穿戴者產生太大影響,可是它已經證明一種新型材料的有效性。

製造「海綿比基尼」的材料是奧茲坎與丈夫、同為電器工程學教授的傑基茨(Cengiz)與博士生戴茜·帕蒂諾(Daisy Patino)和哈米德·貝伊(Hamed Bay)4年前共同發明的。

這種材料可以被用於清理石油和化學物質洩漏,也可用於淡化海水。這是一種超疏水性的碳基材料,輕質而柔韌,能從海洋中吸收除了水本身以外的任何東西。

此外,這種材料最多可以吸收相當於自身25倍的重量,具體效果取決於所吸收材料的密度。奧茲坎說:「這是一種超級材料,對環境無害。」

研究人員稱:「海綿比基尼是從超多孔、類似網狀結構的海綿材料上獲得靈感的。它主要分為兩個部分:第一部分用3D列印的名為elastomer的柔性材料製成,符合人體工程學原理,可適合任何身材尺寸。第二部分就是奧茲坎等人發明的海綿材料,可以將其填充到3D列印外套中。」

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海綿比基尼重量只有54克,表面積為250平方釐米,厚為2毫米。海綿材料可被重複使用20次,它可在材料孔隙中捕捉污染物,為此不會接觸到穿戴者的皮膚。除此之外,海綿材料只有當被加熱到1000攝氏度以上的時候,才會釋放掉其所吸收的污染物。

更重要的是,大規模生產這種材料的成本相當廉價。研究人員稱:「海綿材料本身有很高的成本效益,每克成本大約0.15美元。在大規模生產時,成本還能大幅降低。

這樣的設計也適用於其他的泳衣和泳帽上。我們的目標是,將來穿任何形狀、形式泳衣的人,在夏季度假或參加海上運動休閒活動時,都能輕鬆地為清潔海洋做貢獻。

壽司不是用「捲」的,是用「印」的

壽司不是用「捲」的,是用「印」的

這些壽司看起來像玩具,或者像小學生用的彩色橡皮擦,但它們真的可以吃。

據報導,日本數位食品創新公司Open Meals把3D列印的壽司帶到飯桌上,讓「吃貨」一飽口福。

3D列印食物已經不是什麼新鮮事了,不過,之前列印出來的食物都是一層一層或者一整塊的,而Open Meals是以馬賽克的方式,將很多凝膠小塊聚集在一起。每個小塊都可以設置成不同的顏色,並注入不同的口味和營養成分。

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目前的凝膠小塊,每個邊長為5毫米。為了讓列印出來的食物更逼真,清晰度更高,這家公司打算努力將每個小塊的邊長,減到1毫米以下。

食物到底是怎麼列印出來的呢?可以分為兩個步驟:

首先,把各種食物的資訊,輸入到數據庫裡。資訊內容大概包括口味、形狀、顏色、營養成分等。這樣就可以把每種食物,分解成許多包含不同內容的凝膠單元。在這個數據庫裡,人們可以查閱、上傳、下載每種食物的詳細數據。

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然後,準備好特製的3D食品列印機,輸入指令,列印機會自動查閱數據庫中的食譜,將不同的凝膠單元組合在一起。

透過這種方式列印出來的壽司,看起來非常誘人,但口感卻褒貶不一。有嘗過的人反映,它更適合被放到社交網路上「炫耀」,而不適合食用。

 3D列印的食物有許多優點,它可以用藻類等低熱量的食材製作,可以將維他命、膳食纖維等營養成分,精準注入凝膠單元,因此可以製作成更加健康的食物。

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同時,由於3D列印的食物是粘合而成的,無需使用爐灶烹飪,因此可以減少燃氣等能源的使用和排放。凝膠單元還可以長時間儲存。

這項技術還可以應用在航空事業上,讓太空人品嘗到花樣翻新的食物。2013年,美國太空總署就曾決定獎勵12.5萬美元,給能有效儲存食物的3D列印企業,支持該行業的發展。

3D列印壽司,你也想吃吃看嗎?