//www.ganjiayu.com 三维科学, 无限可能! Thu, 14 Nov 2024 02:31:28 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=3.9.40 光子集成电路上直接3D打印耦合器,实现低损耗和宽带光纤的耦合 //www.ganjiayu.com/?p=19756 //www.ganjiayu.com/?p=19756#comments Sun, 14 Jun 2020 04:23:38 +0000 //www.ganjiayu.com/?p=19756 光子集成电路 (Photonic Integrated Circuit,PIC) 与电子集成电路类似,但不同的是电子集成电路集成的是晶体管、电容器、电阻器等电子器件,而光子集成电路集成的是各种不同的光学器件或光电器件,比如激光器、电光调制器、光电探测器、光衰减器、光复用/解复用器以及光放大器等。

特别是由于光子组件的小型化趋势,光子集成电路是减少复杂光学系统尺寸和成本的关键技术。集成光子学的应用范围很广,包括数据与电信,激光雷达系统驱动的自动驾驶,移动感应医疗设备等。

光子集成电路还依靠关键接口进行连接,例如将芯片连接到光纤,从而提高集成度和功能性。但接口的制造具有挑战性,并且在对准、效率和带宽方面存在困难。为了解决这些问题,明斯特大学物理学院,CeNTech纳米技术中心,马克斯·伯恩研究所和柏林洪堡大学的多学科团队开发了宽带光纤耦合概念,该概念是通过由Nanoscribe 微纳米3D打印技术制造的耦合器实现的。

Nanoscribe_fiber_to_chip附着在纳米光子电路上的自由形式3D耦合器。图片:Nanoscribe / 明斯特大学

block 光子集成电路上进行直接打印

l 3D打印耦合器将芯片连接到光纤

这些3D耦合器基于全内反射进行操作,并且是直接在光子集成电路上进行3D打印的。这种新颖的方法旨在在可见光波长范围内实现低损耗和宽带光纤的耦合。该设计结合了模式转换器,全反射平面和一个球体,球体可以充当透镜,作用是将光束聚焦到光纤端面上。这项研究的结果证明了通过3D微加工实现的可扩展耦合概念。

Nanoscribe_Spectroscopic-device具有在全内反射上进行3D打印的自由形式耦合器的光谱设备,用于宽带光纤耦合。
图片:Nanoscribe / 明斯特大学

l 3D微加工实现光子封装

在常规方法中,在一个微芯片上组装各种光子和光学组件,需要几个步骤。而使用3D微加工,可以直接在光子集成电路上打印高精度甚至是自由形式的微零件。打印过程不需要任何进一步的组装、对准、拾取和放置或固定步骤。因此,3D打印可以节省光子封装过程中的设备成本和时间。

Nanoscribe_freeform-3D-fiber-to-chip通过Nanoscribe的Photonic Professional GT系统3D打印并连接到氮化硅波导的自由形式3D光纤耦合器扫描电镜图。
图片:Nanoscribe / 明斯特大学

block 3D科学谷Review

近年来,随着光学、光化学、光电子、纳米光子和仿生等领域中各种微纳器件的广泛开发,与之相应的3D微纳加工技术逐渐成为加工技术中的重要一环。为了最大限度地使材料功能化并提升器件效率,3D微纳加工对加工技术的精度、维度、尺度和速度等均有较高的要求,这些要求使传统的微纳加工手段面临巨大挑战。为了满足高精度、高效率的3D微纳加工需求,3D飞秒激光纳米打印技术应运而生。

为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《中国制造2025》等提出的任务,国家重点研发计划启动实施“增材制造与激光制造”重点专项。在我国科技部发布的《“增材制造与激光制造”重点专项 2018年度项目申报指南建议》中,包含了微纳增材制造工艺与飞秒激光精密制造应用基础研究。

根据指南建议“1.5微纳结构增材制造工艺与装备(重大共性关键技术类)”:

研究内容:研究复杂三维微纳结构增材制造新原理和新工艺,研发与微纳结构增材制造工艺匹配的成形材料体系,实现功能化的微纳结构与宏观结构同步制造,开发微纳增材制造装备样机;以微机电系统、传感器、微纳光学,精密医疗器件等为应用对象,开展器件制造应用实验,形成具有重大应用前景的新型功能器件原型,实现具有微纳特征的三维结构与功能一体化制造。

考核指标:层厚精度优于2μm,表面粗糙度Ra优于300nm;制造范围不小于100×100×50mm;实验应用器件不少于5类;形成材料、工艺、装备等规范或标准。

根据指南建议“2.1飞秒激光精密制造应用基础研究(基础前沿类)”:

研究内容:面向信息、新能源、交通、医疗等领域中的国家重大需求和国民经济主战场中核心结构关键制造挑战,搭建飞秒激光与材料相互作用的亚飞秒时间分辨率检测系统,揭示加工中的调控规律;调控加工中的物理化学过程,发展飞秒激光共振吸收等微纳加工新方法;解决高深径比微孔、高保真集成量子门、新型高温振动传感器等制造技术瓶颈,开发飞秒激光制造装备,解决相关制造挑战,实现重大应用。

考核指标:超快检测系统时间分辨率<0.2fs;研制飞秒激光制造装备1套;解决不少于2项国家重大工程中关键制造难题并获重要应用:实现≥300:1深径比微孔(以直径小于2μm考核)、3-5比特集成量子逻辑门的制备等。

参考资料:

1. Nanoscribe. “3D-Printed Fiber-to-Chip Couplers for Integrated Photonics” ;

2. 中华人民共和国科学技术部.《“增材制造与激光制造”重点专项 2018年度项目申报指南建议》;

3. 知乎.《3D飞秒激光纳米打印,“3高”特点实现三维高精度加工》.

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深耕中国市场!德国高精度双光子微纳3D打印设备制造商Nanoscribe中文官网上线 //www.ganjiayu.com/?p=19477 //www.ganjiayu.com/?p=19477#comments Fri, 15 May 2020 02:55:19 +0000 //www.ganjiayu.com/?p=19477 为了更好地提升中国客户的浏览体验,Nanoscribe官网在原有的英文和德文版本基础上增加了中文语言的选择。

Nanoscribe中国子公司总经理崔万银博士表示: “中文网站的发布是件值得令人高兴的事情,我们希望通过此次中文网站的发布来更好地为中国的客户提供服务。新的中文网站可以帮助我们的客户第一时间了解到Nanoscribe的技术和产品信息,以及最新的科研和工业领域应用和市场活动。我们将加大在中国市场的推广力度,从而更好地服务于中国地区的每个用户。”

作为微纳米生产的先驱和3D打印市场的领导者,Nanoscribe一直致力于推动诸如力学超材料,微纳机器人,再生医学工程,微光学等创新领域的研究和发展,并提供优化制程方案。

Nanoscribe于2017年在上海成立了中国子公司-纳糯三维科技(上海)有限公司,加强了其全球销售活动,并完善了亚太地区的客户服务范围。此次新推出的中文版官网在视觉效果上更清晰,结构分类上更明确。首页导航栏包括了产品信息,产品应用数据库,最新公司资讯和技术支持几大专栏。最大化满足用户对信息的了解和需求。

block 主页:内容更简介,导航更方便

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文章来源:Nanoscribe 

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30张PPT告诉你3D打印在医疗行业的应用和发展趋势 //www.ganjiayu.com/?p=5811 //www.ganjiayu.com/?p=5811#comments Sat, 09 Apr 2016 03:06:29 +0000 http://www.51shape.com/?p=5811 随着3D打印技术的发展和精准化、个性化医疗需求的增长,3D打印技术在医疗行业应用的广度和深度方面都得到了显著发展,同时成为医疗行业关注的热点话题。

由生物谷主办、3D科学谷支持的2016(第二届)医用3D打印高峰论坛于4月7日-8日在常州召开。3D科学谷通过30张PPT与参会的医疗器械厂商和医生朋友分享了3D打印在医疗行业中的应用和发展趋势。今天,3D科学谷将这些PPT 分享给谷友们。

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3D科学谷行业分析师朱琳在论坛期间进行了演讲并主持了4月8日下午的会议

理解3D打印的价值

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3D打印技术与传统技术相比,最大的优势在于对产品的复杂性不敏感。从图表中可以看出两个信息,首先是绿色曲线代表的传统制造技术,其制造成本将随着产品复杂性的增加而急剧增加,而蓝色直线所代表的3D打印技术,其制造成本几乎是不变的。另一点是两种技术之间有一个复杂性平衡点,当产品复杂性在平衡点的左边时,也就是在制造一些复杂性小的标准产品时,使用传统制造技术的成本低于3D打印技术,而当产品复杂性在平衡点的右边时,也就是在制造一些复杂性高的自由造型产品的时候,3D打印技术的成本明显低于传统制造技术。

3D科学谷认为这张图的启示是,可以利用3D打印技术探索一些突破固有设计思维的产品。

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提到3D打印的效益,人们最直接关注的往往是节约材料、缩短交期等生产效益。但是3D打印所带来的综合效益容易被忽视。比如,3D打印骨科植入物的综合效益是制造出表面的多孔结构,并且有效控制孔隙率和孔径,这样的结构有利于骨长入,让病人得到更好的康复。

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个性化定制的价值体现在制造和应用两个方面。在制造方面,如果通过模具制造产品,制造的产品量越多,单件产品均摊的模具制造成本越低,简单说就是量越大单件产品的价格越低。而3D打印技术是一种不需要模具的制造技术,在制造单件或少量产品的时候更具有优势。

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左边的ACL 手术定位器,它的槽型是根据人体结构设计优化的,和解剖结构一样的充满复杂曲线;右边图片中的这个脊柱植入物,经过拓扑优化结构也很复杂并且表面充满多孔结构。以上两类复杂的产品只适合使用3D打印技术进行制造。

这是意大利的一家公司设计的脊柱笼产品,包括螺杆和齿轮等几个部分,设计师将它设计成为一个整体的零件,并通过Concept Laser公司的SLM 技术一次性3D打印出来,避免了使用传统技术时需要拆分制造,然后再装配组装的过程,并且有助于力高产品的精度和性能。

主要应用

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主要应用案例

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最早的时候只有骨科在应用,而现在越来越多的学科都在借助医疗模型进行复杂手术的预规划。医疗模型它的意义是非常形象的将病情呈现给医生,方便做手术规划以及与患者沟通。除此之外,这些三维数据和手术规划方案也可以作为解决医疗纠纷时所需要追溯的依据。

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骨科临床医生对不同材料的3D打印导板进行了实验和比较,各有优势。

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假肢和仿生手是康复器械的一个种类,通过3D打印的一个明显的优势是降低制造成本,降低佩戴者的经济负担。通过3D打印技术来接受个性化定制,添加一些喜欢的元素,这些能让佩戴者情感融入进来,有助于克服心理障碍。

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3D打印的植入物可以分为标准品和定制化的植入物,也可以分为不可降解的植入物和可降解的植入物。左图中的植入物是Arcam 公司EBM 技术3D打印的标准化的髋臼杯植入物,左边第二个是西安铂力特根据医生要求定制的胸骨植入物,使用的材料都是钛合金,在植入体内之后就留在体内了。右图中,Lithoz 3D打印的生物陶瓷植入物和最右边的钙磷粉材料的植入物,将在植入体内之后促进骨骼的生长,并逐渐在体内降解。

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3D打印技术在个性化剂量的药物、改变药物释放曲线等方面具有优势。3D打印药品的技术通过层层铺粉,并让药粉粘合剂沉积到指定的区域,所以可以更好的控制药物的结构。这里分享的例子是首个上市的3D打印药品,用于治疗癫痫症。它可以速溶于少量的水,迅速释放出高剂量的药物。

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生物3D打印的理想目标是打印出可移植的复杂人体器官。目前科学家们正在向这个目标努力。其中包括,比较接近临床应用的是通过软骨细胞3D打印的耳朵软骨;实验阶段的3D打印血管;用于科研的生物脑组织,还有用于药物测试的人工组织或器官等。

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在制造金属植入物以外的其他医疗设备的过程中,3D打印主要作用是进行新产品快速原型,从而快速验证设计,以及快速制造注塑模具,然后通过模具制造出产品。

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3D打印在口腔科的应用种类比较多,从牙科模型到手术导板,从种植牙、牙冠到矫正器等应用中都有3D打印技术的用武之地。以3D打印种植牙为例,金属的牙冠可以通过SLM 金属3D打印技术实现批量定制化的生产,在一次打印中可打印多组不同的牙冠,然后进行烤瓷等后处理,即可交付给客户使用。随着材料技术的发展,目前已经可以出现可制造永久牙冠的特殊光敏树脂材料,通过DLP 或SLA 技术可直接打印出牙冠。

3D科学谷认为,3D打印技术带给牙科行业的意义在于可以实现批量定制化生产,以及融入到数字化口腔技术中来,为口腔行业带来精准、高效的解决方案。

发展趋势

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3D打印在医疗行业中的最初是用来制造医疗模型和植入物不具有生命的医疗器械,随着技术的发展,3D打印技术与生命科学的结合成为必然的趋势,从打印简单的人体组织直到打印出复杂的人体器官。纳米级的3D打印技术也将应用在医疗行业。

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Nanoscribe的双光子聚合3D打印技术用于打印纳米级的三维支架,在进行三维器官培养的时,这些极为精密的支架作用是控制细胞的形状。打印复杂的骨小梁结构也是该技术的一个应用方向。

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未来,不仅仅是牙科产品,越来越多的定制化的医疗产品会放弃手工制作方式,拥抱数字化技术。例如足踝矫正器,在使用数字化技术之后,交期由2-4周最短可以减少到1天。同时由于数字化建模技术、仿真技术和3D打印的界入,产品将更加舒适、安全。

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从最上方的张矫正鞋垫供应链图中,我们可以看到用传统的制造方式,由于需要依赖手工制造,所以不仅制造的流程繁琐,而且佩戴者需要多次前往医院进行调整试戴,整个供应链很长。但是在结合了数字化技术和3D打印之后,供应链的明显的缩短了。例如,美国iMCustom公司推出的矫正鞋垫定制商业模式,用户可以通过放在商店中的足底扫描仪将数据提交给iMCustom, 这些数据将通过软件进行建模,然后发回给商店中的3D打印机,3D打印机使用柔性线材进行矫正鞋垫的3D打印,理想情况下用户当天可以拿到鞋垫。

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在增材制造技术的标准化工作中,3D打印的材料、工艺、设备都将逐渐规范,这对3D打印医疗器械,尤其是植入物的性能和安全性是一个保障。

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相比传统制造技术3D打印在生产小批量产品时才具有成本优势,但是随着材料成本的下降和打印技术的提升,3D打印将在生产更大批量产品的时候保持这种优势。

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新材料的出现将为医疗行业带来更多的3D打印解决方案,颠覆人们对产品的设计和开发能力。

产业化方向

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3D打印设备、材料、软件等在医疗行业的市场规模如下:

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隐形矫正器是典型的数字化口腔技术应用,设计师通过软件模拟每个矫正阶段牙齿的形态,并生成一些列的牙齿三维模型。在制造隐形矫正器时,首先通过3D打印机打印出和牙科模型,然后通过热塑成形制造出全套矫正器。患者通过定期更换佩戴不同的矫正器达到牙齿矫正的目的。从市场潜力方面来看,一方面整个牙科设备、产品和服务的市场总规模在2020年将达到4000亿元。隐形矫正器的使用比例目前中国只有2%,而欧美国家是25%左右,这个应用存在增长潜力。

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助听器外壳的生产已实现数字化和3D打印批量定制化生产。助听器的生产被瑞达声、西门子等少数大品牌所垄断。但是由于人口老龄化、后天性失聪等因素,全球助听器的消耗量增加,预计到2018年市场规模达113亿美元。该行业对3D打印机和打印材料的需求也将随之增长。

幻灯片34

国内首先通过CFDA 批准进入市场的是3D打印髋臼杯,这是一种标准植入物。其优势在于通过3D打印才能够制造出来的表面多孔结构,该结构有利于骨长入。相比通过涂层来实现的多孔结构,3D打印技术可以控制孔隙率和孔径,并且不会像涂层一样有脱落的风险。

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进入到3D打印骨科植入物领域的制造商,在骨科产品领域经营多年,不论是产品的研发能力,还是申请食品药品监督部门的审批,他们的经验都非常丰富。

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生物3D打印目前已经出现的商业化价值在于药物研发领域。目前制药行业开发一新药品的平均研发成本高达12亿美元,平均周期长达12年。随着新药品复杂程度的增加,研发成本和研发周期还会增加。制药行业需要高效的药物筛选解决方案来降低研发成本、加速研发周期以及降低药物研发的风险。而生物3D打印的人体组织相比二维细胞学实验更加接近人体真实情况,所以在用于药物筛选的时候能够提高筛选效率、提供更可靠的药物测试结果,在药物研发领域有应用前景。

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NanoScribe,探索远在长城之外的纳米打印商业价值 //www.ganjiayu.com/?p=5194 //www.ganjiayu.com/?p=5194#comments Tue, 12 Jan 2016 03:46:16 +0000 http://www.51shape.com/?p=5194 人们或许对2015年10月习主席获赠的英国帝国理工学院的中国长城模型记忆犹新,它的真实规模是真实长城的百万分之一,这是一段只有100微米长的中国长城。这项技术是由Hamlyn中心医疗机器人部的研究人员开发的,是由NanoScribe公司的Photonic Professional GT 3D打印机打印出来的。

如此产品送主席,其寓意仅仅是纳米级打印的难度?还是纳米打印更大的商业价值?

未来学家Christopher Barnatt曾提到NanoScribe的潜在影响力是惊人的,未来有可能成为主流的3D打印形式,本期3D科学谷特与您一起探索NanoScribe远在长城之外的商业价值

纳米打印技术-潜在的影响力

NanoScribe的技术三维激光直写系统通过超短的激光脉冲曝光,预先勾勒出三维立体微纳米结构的轮廓;再经过显影程序,最终获得可自行支撑的立体结构固着于衬底材料上。类似于光固化快速成型技术,是一种“纳米光学”3D打印法,这种基于选择性固化液体物质的3D打印技术是双光子聚合技术,通过实用“飞秒脉冲激光”选择性逐层固化感光性树脂,打印机分辨率达到0.0001毫米,打印出来的东西比细菌还小。

NanoScribe技术潜在的应用范围和影响力是相当惊人的。其应用领域包括:

光子学 (Photonics):光子晶体、超颖材料、激光分布回馈术(DFB Lasers) 光子共振环、绕射光学

微光子学 (Micro Optics):微光学器件、整合型光学

微流道技术 (Micro Fluidics):生医芯片系统、物质研究开发与分析、三维基础结构 与 微流道通路

生命科学 (Life Sciences):细胞外数组结构、干细胞分离术、细胞成长研究、细胞迁移研究,组织工程

纳米与微米工艺 (Nano- and Microtechnology):超细分辨率光学掩膜、壁虎与莲花效应分析

NanoScribe的技术不但可以制造游泳microbots,精确高效地将药物送至到身体的目标区域,而且可以制作极小的手术工具成为显微外科手术所需的纳米工具。在科研上的潜力价值体现在,医生可以精确的将癌症治疗药物送至目标位置而不再需要大范围用药。另外,由于尺寸微小,这种纳米工具还能帮助医生完成极其复杂的眼部手术而无需担心会对眼镜造成伤害。

细胞生物学

NanoScribe技术还可以打印支架,将来或许可以帮助人体组织再生,从而促使自然组织生长:

nanoscribe_1

使用NanoScribe 3D光刻系统构建三维的生物支架(左图中白色的柱状结构),能够控制直接从鸡的身上分离出来的成纤维细胞(专业术语称之为原代成纤维细胞)的生长形状。右图中的4个红点,是一种有机大分子的聚合物组成的基质。图中每4个红点构成一个方糖形状的单元格。成纤维细胞在粘附在方糖形状的单元格上,即可以成长为同样的方糖结构,从而实现控制细胞形状的目的。通过控制细胞学形状及细胞之间的连接进而实现更接近基体内的细胞学功能。右图中的绿色部分就是已经成长为方糖形状的细胞。

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用常规培养方式培养的细胞,其形态和功能与人体内的细胞并不完全相同。而用使用生物3D打印技术,可以让细胞按照预先的设计的形状和细胞之间的联系生长,更贴近人体的真实情况,从而达到模拟人体组织和器官的目的。无论是人造血管、软骨组织,还是肝脏组织、肾脏组织,其核心是特定类型细胞的分离(或定向诱导)及大规模扩增。从这个意义上讲,3D打印人体组织和器官的发展很大大程度上取决于生物技术的发展。

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组织工程学

双光子聚合技术在骨小梁重建组织工程学上的应用:

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双光子聚合技术在三维仿生结构方面的研究探索,或将在组织工程和再生医学领域获得商业化应用。

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光子-光半导体和材料

在当今的通信技术中,光子已成为信息的主要载体。在过去的几十年里,如光子晶体和超材料的概念已经打开了一个全新的材料类别。塑造光的流动以及控制光子的动态是光子研究的两个关键问题。纳米结构材料的性能是这项研究活动的重心。

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铸造-PDMS结构复制

NanoScribe光子专业级GT打印机是复制拓扑结构表面的理想工具。一旦复制设计的要求得到满足,大面积的2.5D聚合物打印结构可以在不同的材料被转载。下面的SEM照片显示典型的工作流程:

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光子线键-芯片互连

长红外通信低损耗波达到1.55um,允许数据传输率超过5 Tbit / s的技术方法是光学互连的突破。

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超材料-机械微晶结构

NanoScribe打印出的微晶结构已经被证明,在许多研究领域,包括微波频率电动力学,光学,静电传导、声学、流体动力学、热力学和准二维固体力学可以用做机械超材料,微观上调节机械性能。

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微桁架

轻如水,坚如钢铁的微桁架结构:

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力学性能超过1000kg/立方米的陶瓷聚合物结构,是名副其实的超材料。

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微流控芯片

NanoScribe纳米级的打印精度带来流体控制学上的飞跃,包括泵体系统内的导流块,过滤微装置,以及其他微晶结构等。

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微型磁螺旋

这带来了生物医学领域研究的乐趣,利用3D打印的微型磁螺旋做为“搬运工”来运送和释放材料。

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微光学-2.5D表面

图案、斜坡或球形等形状可以自由选择,甚至沿一个简单可靠的工作流实现自由曲面是可能的。

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透射相位光栅用于彩色滤光片

NanoScribe不仅可以大量生产光学制品,实现高分辨率的空间模式,也可以直接集成到微型光学器件。

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衍射光学元件

在打击假冒伪劣的市场,光学衍射被用来做为鉴别真伪的技术,NanoScribe的精密线打印技术使得在一个光刻步骤中完成衍射彩色打印或衍射光学元件的制作。

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你的细胞我做主!-生物3D打印的基础 //www.ganjiayu.com/?p=3445 //www.ganjiayu.com/?p=3445#comments Fri, 29 May 2015 02:59:02 +0000 http://www.51shape.com/?p=3445 人们或许对2011年3月3日美国再生医学领域的专家,北卡维克森林再生医学研究院的Anthony Alata教授在TED脱口秀中的演讲记忆尤新。当时,Alata教授向观众展示了科研人员在人造器官领域取得的成果。1999年,维克森林再生医学院就通过植入人类细胞培育的支架制造出多个人类膀胱,继而将这些膀胱成功移植到病人体内。Alata还展示了一个特殊的3D打印机,该设备可以制造出一个人体肾脏原型。时至今日,全世界的科学家在人工血管、软骨组织,肾脏、肝脏、皮肤等用于研究和药物测试的器官3D打印领域取得了不同程度进展。这些都属于生物3D打印技术。看到这些不可思议的研究成果,你一定好奇科学家们是怎样凭空将人体组织变出来的吧? 今天就让我们抛弃那些只有混过实验室的人才能听懂的语言,简单了解一下生物3D打印。

人体组织和器官都是数以万计的细胞组成的。比如心脏是由比较单一的心肌细胞组成的,而肾脏则细胞种类较多,仅肾小球中就有:血管内皮细胞,肾小囊壁层上皮细胞,肾小囊脏层上皮细胞(足细胞),系膜细胞。千里之行始于足下,人体器官3D打印亦不例外,不论构成他们的细胞种类有多少,都要从培养细胞做起。那么,问题来了,在高中时代的生物课中我们就知道细胞是在培养皿中培养出来的,与3D打印有怎样的联系呢?

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接下来,我们以Nanoscribe 公司的纳米级生物3D打印机为例,了解三维技术在控制细胞形态过程中起到的作用:

德国的研究人员使用Nanoscribe 3D光刻系统构建三维的生物支架(左图中白色的柱状结构),能够控制直接从鸡的身上分离出来的成纤维细胞(专业术语称之为原代成纤维细胞)的生长形状。右图中的4个红点,是一种有机大分子的聚合物组成的基质。图中每4个红点构成一个方糖形状的单元格。成纤维细胞在粘附在方糖形状的单元格上,即可以成长为同样的方糖结构,从而实现控制细胞形状的目的。通过控制细胞学形状及细胞之间的连接进而实现更接近基体内的细胞学功能。右图中的绿色部分就是已经成长为方糖形状的细胞。

用常规培养方式培养的细胞,其形态和功能与人体内的细胞并不完全相同。而用使用生物3D打印技术,可以让细胞按照预先的设计的形状和细胞之间的联系生长,更贴近人体的真实情况,从而达到模拟人体组织和器官的目的。无论是人造血管、软骨组织,还是肝脏组织、肾脏组织,其核心是特定类型细胞的分离(或定向诱导)及大规模扩增。从这个意义上讲,3D打印人体组织和器官的发展很大大程度上取决于生物技术的发展。

图片来源:Nanoscribe

3D科学谷原创文章,转载请链接至:www.51shape.com

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世界上最小的3D打印雕像 //www.ganjiayu.com/?p=1663 //www.ganjiayu.com/?p=1663#comments Tue, 18 Nov 2014 06:12:22 +0000 http://www.51shape.com/?p=1663 随着3D打印技术的发展,3D打印人像已经不是什么新鲜事了。但是你见过需要用实验室的电子显微镜才可以看的到的3D打印微雕吗?最近,伦敦的艺术家创造了3D打印微雕,真的是用人眼不能看到的纳米级的雕像。

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这些雕像的作者是Jonty Hurwitz。Hurwitz 善于将艺术与物理、数学原理相结合。他最新的作品“纳米”是利用最新技术来创作小于头发丝作品。图片中的这个雕像,名字叫“信任(Trust)”,它的体积比针眼还小。

在打印微雕作品之前,首先需要进行3D设计。Hurwitz使用精密的摄像系统获取雕像模型。然后,在魏茨曼科学研究所的帮助下,用Nanoscribe 3D打印机将模型打印出来。Hurwitz描述了打印的过程:“如果使用长波的强光照射,通过显微镜观察你会发现奇迹发生了:打印机的工作原理是双光子聚合3D打印技术。在焦点内,打印材料被UV光照射之后迅速凝固了。就这样,在电脑的控制下,每一个像素逐渐被打印出来。几个小时之后,一个由像素层层叠加出来的微雕作品就完全被打印出来了。”

3D-printed-nanosculpture-trust-in-needle

在拿到他的3打印作品之后,Hurwitz开始沉浸于纳米级的世界。3D打印的微雕被装在一个小的首饰盒中,但是这些纳米级的作品并不是人眼能看到的。Hurwitz 利用电子显微镜才最终看到了自己的作品。这台显微镜是经营显微镜销售生意的G先生为他提供的。Hurwitz 花了一个小时的时间寻找显微镜下的视野,终于他看到了自己的作品,那一刻的感受令人十分难忘。非常遗憾的是,在随后在G先生和他的工程师将微雕作品涂片取出显微镜的时候不小心在微雕上留下了一个指纹,Hurwitz的微雕作品因此而遭到了损坏。

虽然Hurwitz作品遭到损坏给我们留下了遗憾,但是纳米级3D打印技术除了给艺术家们更广阔的想象空间之外,更重要的是已经在生命科学

电子设备的制造上显现出希望,这一点是令人欣慰的。3D科学谷特别整理了Nanoscribe 3D打印机的工作原理以及它的典型应用:

来自德国卡尔斯鲁理工学院的Nanoscribe 公司推出了全球打印速度最快、分辨率最高的商用微观纳米结构的3D打印机–Photonic Professional GT。Photonic Professional GT采用的是由Nanoscribe自主研发的3D激光光刻系统,它可以在5秒钟之内处理5TB多的传输数据。在感光材料上使用超短激光脉冲来使材料凝固,形成纳米级的产品。该款3D打印机的最小扫描范围可达100 µm,它将在生物工程应用中具备良好的发展前景。Nanoscribe的首席科学官迈克尔•蒂尔(Michael Thiel)曾经表示:用几百纳米的装置来打印显微结构可能对心脏支架、无痛微型针、生长中的细胞、组织和支架有帮助。另外,在电子行业,芯片上的纳米级装置目前价格高,生产周期长,但是3D打印可以快速廉价的生产聚合物模具,从而制造金属结构件。

(部分内容由3D科学谷编译自3dprintingindustry.com, 转载请链接至:www.51shape.com)

 

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