不久前，美國明尼蘇達大學Michael McAlpine研究團隊在《先進材料》(Advanced Materials)期刊上發表了新的研究成果-3D打印仿生眼。研究團隊通過一種複合材料3D打印機以及導電的油墨材料，在玻璃半球的自由曲面上製造出圖像傳感陣列。

本期，3D科學谷就與谷友一起來了解明尼蘇達大學團隊在製造3D打印仿生眼時所使用的3D打印技術。

電子技術與生物學相融合

McAlpine研究團隊所從事的領域屬於將生物電子學領域，他們通過複合材料3D打印技術，在自由曲面和基底上製造打印納米級的電子油墨。通過3D打印技術，研究團隊能夠將有源電子設備與生物學相結合，製造自由幾何形狀的仿生器官，例如仿生眼、智能假肢。

明尼蘇達大學Michael McAlpine的團隊正在研究多種3D打印材料，用於製造生物電子裝置，左邊第一張圖即爲前不久發佈的3D打印仿生眼。圖片來源：明尼蘇達大學。

生物體的器官、組織是柔性的、三維的，並且對溫度敏感，而通常功能電子器件是平面的、剛性的，如果通過常用技術來製造仿生電子裝置，與生物學(人體)的器官、組織的特性並不相符。

3D科學谷瞭解到，明尼蘇達大學研究團隊解決以上問題的方式是使用3D打印技術，提供自由幾何形狀的製造。該方法解決了許多可能性：（1）使用3D打印實現個性化的多功能設備架構; （2）採用納米油墨作爲引入各種材料功能的有利途徑; （3）3D打印一系列功能性墨水，以實現從生物到電子的各種材料的交織。

3D打印提供了一個多尺度平臺，可以結合功能納米級墨水，創建微尺度特徵，並最終創建宏觀打印對象。

3D科學谷Review

明尼蘇達大學研究團隊表示該技術從研究階段到走向應用還將精力很長的道路，但目前已可以比較清晰的看到這類3D打印技術在製造功能電子產品時所體現的優勢。

以明尼蘇達州大學已發佈的3D打印仿生眼爲例，這款仿生眼實際上是一款由3D打印技術製造的半導體器件，研究團隊表示3D打印仿生眼能夠實現25.3%的光電轉化率，堪比用傳統微電子製造方式製造的半導體器件，但是3D打印技術能夠在自由曲面上製造電子器件，這是傳統微電子技術難以實現的。

根據3D科學谷的市場研究，傳統硅基微電子技術是以大規模集成電路爲基礎發展起來的技術。這種技術主要是指在半導體材料芯片上通過微細加工製作電子電路。在過去50年，硅基半導體微電子技術佔據了電子技術的絕對主導地位，但隨着電路尺寸進入20納米時代，集成電路加工的工藝越來越複雜，所需要的投資規模巨大，全球硅基集成電路製造壟斷在少數幾家大公司手中。

而包括3D打印技術在內的印刷電子技術是新興的電子製造技術。直接在基底上同時印製出電路與元件，無需後續插入元件是印刷電子技術的典型優勢，但是該技術目前不具備傳統硅基微電子製造技術的高精度與高密度，材料性能比傳統微電子製造技術所依賴的晶體材料差，電子行業業內有專家認爲目前看來該技術是傳統電子技術的補充。

更多信息或查找往期文章，請登陸www.51shape.com,在首頁搜索關鍵詞

網站投稿請發送至[email protected]