??　　《自然（nature）》雜志和《科學(xué)（science）》雜志是兩份在學(xué)術(shù)界享有盛譽的國際綜合性科學(xué)周刊，兩份雜志報道過科學(xué)世界中的多次重大發(fā)現(xiàn)、重要突破和科研成果。而3D打印作為近些年的熱門技術(shù)，眾多3D打印技術(shù)研發(fā)團隊在nature、science發(fā)表過非常多的科研成果和重大突破（貌似從事3D打印技術(shù)發(fā)表頂級論文，存在很多的機會）。下面，南極熊匯總在nature、science雜志上發(fā)表的部分3D打印技術(shù)論文。他們都可能引發(fā)3D打印領(lǐng)域的重大變革。 

　　《Science》封面 ：革命性CLIP技術(shù)令3D打印速度提高100倍

　　2015年，UNC-Chapel Hill的研究人員在《科學(xué)》(Science)雜志上介紹了這種名為CLIP的新工藝，將其描述為“連續(xù)液態(tài)界面生產(chǎn)”， CLIP可以在相對很短的時間里打印出順滑的復(fù)雜物品，而且可以使用更多的材料來打印物品。 

　　在CLIP工藝中，一個投影機從下方用紫外線顯示連續(xù)的、極薄的物品橫截面。紫外線在一缸液態(tài)樹脂中以橫截面方式硬化液體。與此同時，一臺升降機不斷將成形的物體撈出樹脂缸。CLIP打印機的關(guān)鍵之處位于樹脂缸的底部：那里有一個窗口讓氧氣和紫外線通過。因為氧氣可以阻礙固化過程，缸底的樹脂連續(xù)形成一個“死區(qū)”，不會固化。而這個“死區(qū)”非常之薄，只有幾個紅細(xì)胞那么厚。因此紫外線可以通過，并固化其上方?jīng)]有接觸氧氣的樹脂。不會有樹脂粘在缸底，而打印速度變得非?？?，因為它不是在空氣中，而是在樹脂里打印的（在空氣中打印，由于氧氣存在，固化速度就會減緩）。當(dāng)打印機撈起成形的物品時，吸嘴會往缸底添加低氧樹脂。

　　Nature（封面文章）： 3/4D打印陶瓷及高熔點材料原理、工藝及應(yīng)用

　　呂堅研究組的這種打印技術(shù)采用復(fù)合彈性體陶瓷材料，完成了從3D打印到結(jié)構(gòu)可變形的過程，實現(xiàn)了陶瓷折紙結(jié)構(gòu)的打印和4D陶瓷打印。他們采用成本較為低廉的“墨水直寫技術(shù)”，用二氧化鋯納米顆粒摻雜的聚二甲基硅氧烷復(fù)合材料，構(gòu)建出3D彈性體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)柔軟且具有彈性，可拉伸至超過本身3倍的長度，并可使用金屬絲讓其折疊變形，形成蝴蝶、悉尼歌劇院、玫瑰、裙子等折紙結(jié)構(gòu)。

 

　　超納材料是用PVD做的，也是一種增材制造，來源于液態(tài)金屬或者金屬玻璃的材料。金屬玻璃是一種非常好的3D打印材料，但是最大的問題是太脆了，它和普通的玻璃是一樣的。經(jīng)過近幾年一系列的研究，我們在金屬玻璃的增韌領(lǐng)域取得了很大的發(fā)展，發(fā)展了一系列的方法和新型材料。之前推出了一個新型的金屬材料家族，即超納材料，也在《Nature》雜志上獲得了中國結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域首篇封面文章，也是2017年中國科學(xué)家在《Nature》雜志上52個期刊里發(fā)表的唯一一篇封面文章。

 

　　多波長光源，同時3D打印多種光敏樹脂材料

　　威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的科學(xué)家開發(fā)出一種新型3D打印機，它擁有可見光和紫外光兩種模式，可以同時打印多種光敏樹脂材料。該方法利用多材料光固化空間控制（MASC）技術(shù)，在增材制造過程中根據(jù)不同的材料化學(xué)成分選擇不同的光源波長。多組分光敏素包括具有相應(yīng)的自由基和陽離子引發(fā)劑的丙烯酸酯和環(huán)氧化物基單體。

 

　　納米成核劑結(jié)晶，實現(xiàn)高強度鋁合金

　　TresaM. Pollock等人通過將納米顆粒作為成核劑與液體金屬混合來孕育晶種，從而實現(xiàn)在溫度梯度較大和凝固速度快的非平衡條件下晶體實現(xiàn)精細(xì)生長，從而提高產(chǎn)品的性能。其打印出的鋁合金7075的強度可以達(dá)到400MPa以上，與鍛件的性能相當(dāng)。

　　3D打印抗損傷結(jié)構(gòu)化“超晶體”

　　英國倫敦帝國理工學(xué)院（Imperial College London）的Minh-Son Pham等研究者使用晶體材料中發(fā)現(xiàn)的硬化機制，通過模擬晶體材料的微觀結(jié)構(gòu)（例如晶界、析出和相），通過3D打印制備出堅固耐用且耐損傷的結(jié)構(gòu)化材料。此類晶體介觀結(jié)構(gòu)設(shè)計中所具有的自由度，也為研究金屬合金中復(fù)雜冶金學(xué)現(xiàn)象（如滑移）提供了替代方法。他們還表明，使用多晶材料制造晶格可得到多級結(jié)構(gòu)化材料，包含在介觀尺度結(jié)構(gòu)化晶格內(nèi)的原子晶格以及在類多晶介觀結(jié)構(gòu)內(nèi)的多晶微結(jié)構(gòu)。而且，這種材料的性質(zhì)可以通過微觀、介觀和宏觀尺度晶格的多種組合而輕松調(diào)控。

 

　　低成本電化學(xué)多金屬4D打印ECAM

　　電化學(xué)增材制造（ECAM）是倫敦帝國理工學(xué)院（ICL）開發(fā)的低成本金屬制造的新方法。ECAM是一種基于電鍍原理的制造方法，通常用于為珠寶首飾添加更多有價值的金屬層。它使用帶電金屬離子的液體溶液作為原料，在與帶負(fù)電的銅床接觸時產(chǎn)生固體金屬層。如Wu博士所解釋的，用于該過程的常用材料包括“銅，鋅，鎳和錫”，盡管也可以使用合金?！盎旧?，”他補充道，“任何可以電鍍的金屬都可以用于ECAM工藝?！?/span>

　　結(jié)合神經(jīng)干細(xì)胞技術(shù)，3D打印水凝膠植入物有望修復(fù)受損脊髓

 

　　使用FDM 3D打印機和聚合物打印出堅固輕巧的結(jié)構(gòu)

 

　　革命性高速“容積3D打印技術(shù)”

 

　　鄭小雨團隊突破晶格局限3D打印壓電智能材料

　　他們的設(shè)計方案正來源于利用壓電效應(yīng)產(chǎn)生的晶格原理并打破晶格的局限性，通過三維幾何構(gòu)型在二維投影面的投影的分布，巧妙的設(shè)計出在各個方向具有不同壓電輸出的人工壓感結(jié)構(gòu)。該設(shè)計理念巧妙的聯(lián)想于人們熟悉的影子木偶游戲。 該單元人工晶格結(jié)構(gòu)，通過排列組合，構(gòu)成了三維桁架式立體結(jié)構(gòu)。通過設(shè)計和機電耦合有限元計算，實現(xiàn)在三個坐標(biāo)方向上具有不同的對稱性從而產(chǎn)生任意壓電系數(shù)空間方向張量，實現(xiàn)遠(yuǎn)超過晶體本身的對稱分布。他們通過使用不同連接度的設(shè)計單元進行組合， 還可使一完整結(jié)構(gòu)同時具有不同的剛度和強度特性，實現(xiàn)力電多功能壓電耦合材料。

　　根據(jù)論文中的介紹，該技術(shù)的Z軸3D打印速度可以達(dá)到2000mm/小時，也就是超越了文章上述的8款高速光固化3D打印機中的最高速1200毫米/小時。如果能夠以百倍速3D打印實體模型，將大大拓寬其應(yīng)用場景。