3D打印生物墨水在组织修复与再生医学中的应用

背景:通过选用合适的生物墨水,3D打印技术可用以制造人体组织和器官的代替物,并在人体内发挥作用。近些年来3D打印技术发展迅速,在再生医学中有着巨大的应用潜力。目的:介绍3D打印用生物墨水的类型,并综述生物墨水的分类、应用、优缺点及未来愿景。方法:以“3D printing,Biological ink,Tissue engineering,hydrogel,Synthetic material,Cytoactive factor,3D打印、生物墨水、组织工程”为检索词,运用计算机检索2000-2022年以来发表在PubMed、CNKI数据库中的相关文献,最终纳入83篇进行综述。结果与结论:在过去的几十年里,生物3D打印技术发展迅速,在组织工程和生物医学等各个领域都受到了极大的关注。相对于传统生物支架制造方法在功能性及结构方面受到的限制,3D打印可以更好地模拟生物组织复杂的结构,并且具有合适的力学、流变学和生物学特性。生物墨水是3D打印中必不可少的一部分,通过生物材料制备的生物墨水,经打印后产生的生物支架在组织修复和再生医学等方面有着巨大的科研潜力及临床意义,其材料的研究本身也越来越受到专家们的重视。3D打印生物墨水的材料各种各样,有天然材料也有合成材料,还有一些不需要任何额外生物材料的细胞聚集体,并且各种材料在实际运用中的功效各不相同。未来会有越来越多的生物墨水被研制用于组织工程,需要通过充足的实验模拟及设备测试来对生物墨水的可打印性进行分析,从而满足实际的医用需求。

基于无颗粒银导电墨水在不锈钢表面镀银工艺研究

目的采用无颗粒银导电墨水对不锈钢表面进行镀银研究,以绿色环保工艺替代传统电镀银技术。方法主要研究适用于不锈钢基材的前驱体银源、络合剂种类、不锈钢前处理方法、烧结固化温度对不锈钢表面银层微观结构及性能的影响,获得不锈钢基材上微观结构致密、性能良好的银层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜、数字兆欧表对在不锈钢表面银膜层进行表征。结果不锈钢通过1,2丙二胺溶液处理后,采用银源草酸银为前驱体,此时银层微观结构最致密,具有最佳的附着力等级(5B)和最低的粗糙度(1.237μm),与1,2-丙二胺络合,乙醇为溶剂时,制备出的银层有机物挥发完全,微观结构致密,并且具有最低的接触电阻0.7Ω和粗糙度0.80μm。烧结固化温度为200℃时银层导电性最好。结论采用无颗粒银导电墨水对不锈钢表面进行镀银的新型工艺银层性能良好,可以简化传统电镀技术复杂的操作流程,减少传统电镀工艺所使用氰化物对人体造成的危害,并弥补应用受限的缺点。

基于纳米墨水法制备用于太阳能电池吸收层的CuInS_(x)Se_(2-x)薄膜

以无机盐作为金属源(InCl_(3)、CuCl以及CS_(2)),采用溶剂热法制备CuInS_(2)纳米粒子,进一步采用易热解的铜、铟、硫金属有机前体作为可降解配体成膜交联剂,交联剂包覆铜铟硫纳米粒子得到前驱物墨水,然后通过旋涂法制备CuInS_(2)薄膜,最后对CuInS_(2)薄膜进行硒化,得到的CuInS_(x )Se_(2-x)(CISS)吸光层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)和霍尔效应测试系统对CISS薄膜的结构和性质进行了研究。结果表明:硒化后的薄膜晶粒尺寸变大,仍为黄铜矿结构。霍尔效应分析表明,所制备的CISS薄膜可用于薄膜太阳能电池的吸收层。

丙烯墨水中颗粒相分散性问题研究

针对丙烯墨水中普遍存在的颗粒相分散问题,在对颗粒沉降原理进行简要介绍的基础上,就丙烯酸树脂的选择和改性,颗粒相的处理技术,分散剂、稳定剂、增稠剂等的研究进行了综述。

基于墨水屏技术的电子桌牌设计

会议桌牌是当今社会不可缺少且创新前景巨大的一个物品,如何实现更加智能化、数字化以及环保的会议桌牌设计是创新的前进方向。而墨水屏就是一个极其不错的选择。墨水屏采用电子墨水技术,能够在没有电源的情况下持久显示内容,并且只在更新时消耗电力。墨水屏耗电低、清晰可见、反射光线少,非常适合作为会议桌牌的显示屏。因此,采用墨水屏技术的电子桌牌将成为一个更便捷和实用的选择,能够提高会议场合中桌牌内容更新的效率。同时,墨水屏电子桌牌也具有较低的能耗和更长的使用寿命,兼具环保和经济的优势。随着技术的不断进步,墨水屏电子桌牌有望成为电子会议系统中的主流选择。

高光谱喷墨打印墨水数据的非线性降维及分类建模方法研究

在法庭科学实践中,往往需要通过对文件中字迹墨水的成分分析来精确判定检材和样本文件的同一性。该文利用高光谱成像技术结合机器学习对喷墨打印墨水的种类进行区分,分别采集14套不同品牌、型号的4色(黑、青、品红和黄色)喷墨打印墨水打印的文件在400~1000 nm范围的高光谱图像,共提取56种样品墨迹的光谱数据。使用均匀流形逼近与投影技术(UMAP)和T分布随机近邻嵌入技术(t-SNE)两种算法对高光谱喷墨打印墨水数据进行降维处理,然后建立极致梯度提升(XGBoost)、轻量级梯度提升机器学习(LightGBM)和支持向量机(SVM)3种分类模型,以1∶4的比例确定测试集和训练集,分别对原始数据和降维后的数据进行分类。实验结果显示,UMAP降维算法结合SVM模型对喷墨打印墨水分类的效果最优,黑色墨水样品的分类精度为90%左右,其余颜色墨水样品的分类精度均为100%。该研究为喷墨打印文件的检验鉴定提供了一种新的、无损、准确的鉴别方法。

光交联丝素蛋白生物3D打印墨水的研究进展

丝素蛋白具有生物相容性高、生物降解性可控及力学性能可调等优异特性,是一种极具应用潜力的生物3D打印墨水材料。基于光交联反应的生物材料加工技术具有条件温和、高效可控等优点,是当前生物3D打印领域的热点方向。文章以墨水性能要求为主线,先从流变性能出发介绍了适合光交联丝素蛋白生物3D打印的打印方式,再从光交联反应性出发讨论了丝素蛋白的光敏改性方法及光诱导交联机制,然后从生物相容性出发介绍了辐照光源与光引发剂的发展,总结了丝素蛋白及其与合成、天然高分子材料复配墨水在光交联生物3D打印领域的应用,并论述了光交联丝素蛋白生物墨水在制备、发展方向和应用过程中所面临的挑战。

明胶基可食墨水的制备及其书写绘画应用

该研究采用高效机械耦合工艺(机械多级搅拌+高压低时剪切球磨)制备以明胶为连接料、水溶性天然色素(栀子蓝、胭脂虫红和栀子黄)为色料、甘油为助剂的一系列可食墨水。结果表明,当栀子蓝、胭脂虫红和栀子黄的添加量分别为0.75、0.70、0.65 g/mL时,明胶基可食墨水体系的色彩呈现度和三阶段触变性测试触变恢复率最好;明胶质量浓度1.0 g/L时,明胶基可食墨水体系有较好的稳定性和分散特性,表现为较好的冻融稳定性和低沉降率;此外,加入0.1%(体积分数)甘油可以改善明胶基可食墨水体系的离心稳定性和流变特性(触变指数)。实验表明,以明胶为连接料、水溶性天然色素为色料、甘油为助剂可制备绘画书写表现优秀的、相对稳定的可食墨水体系,为可食墨水的研发和食品应用提供借鉴。

低温烧结无颗粒型银导电墨水的制备及其性能研究

导电墨水是柔性印制电子发展的关键,然而,目前导电墨水的烧结温度仍较高,限制了其在某些柔性基材上的使用。本文以乙酸银作为前驱体、氨水为络合剂、乙醇为助剂、甲酸为还原剂,制备了一种可低温烧结的无颗粒型银导电墨水。将该导电墨水滴涂到PET基材后于烘箱中进行烧结成银膜,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等测试设备对制备的导电墨水和薄膜进行表征。系统研究了还原剂甲酸以及助剂乙醇对导电墨水及薄膜的性能影响。结果表明,该导电墨水具备良好的稳定性,经过90℃低温烧结60 min,其电阻率为11.83μΩ·cm。通过调控墨水配方,银薄膜的粗糙度和均匀性得到显著改善,且薄膜具有良好的弯折性能。

非接触点胶打印用ZnO-SnO_(2)复合气敏墨水的制备及气敏性能研究

非接触点胶打印是一种新型、高精度、无模板、低成本的成膜技术,墨水的理化性质是决定打印薄膜质量的关键,对微电子器件性能有着重要影响。本文采用聚乙二醇400(PEG400)作为分散剂取代传统的高分子量分散剂,以乙二醇和丙三醇为溶剂、ZnO-SnO_(2)复合气敏材料为功能相制备高性能气敏墨水,并利用非接触点胶技术在基于微电子机械系统(MEMS)的微热板上打印ZnO-SnO_(2)复合气敏薄膜。根据墨水的黏度及悬浮稳定性,分析了PEG400含量和固含量对墨水理化性质的影响,通过SEM观察薄膜的微观形貌,研究结果表明,当固含量为15%(质量分数,下同)、PEG400含量为6%时,复合气敏墨水具备可打印性及低温烧结成膜特性,制备的复合气敏薄膜厚度均匀,表面平整,边缘规整,对丙酮气体有良好的响应。

可见光-近红外伪装分散染料墨水的制备及其性能

针对当前分散染料墨水其喷墨印花织物仅能与背景环境“同色”而不能“同谱”,无法有效躲避现有侦察技术的问题,开发了一套可见光-近红外伪装分散染料墨水。通过模拟绿叶、土壤和枯叶的反射光谱特征,筛选了特定分散染料,探究了印花工艺对织物伪装及服用性能的影响,通过超细化加工制备了分散染料墨水并探究了其性能。结果表明:调控分散蓝60、分散深蓝SUBC 12、分散橙30、分散黄CPY 015、分散红CPM 011与炭黑复配比例及印花工艺制备的仿绿叶、土壤和枯叶印花织物,其伪装及服用性能良好;5种分散染料墨水的粒径均小于173.00 nm,离心、耐热、高温储存和常温储存稳定性均高于80%,过滤流速分别为200、375、188、428、167 g/min,喷墨印花性能良好。

基于高光谱成像结合分光光度技术的喷墨打印墨水种类鉴别方法

在法庭科学实践中,往往需要通过对文件中字迹墨水的成分分析来精确地判定检材和样本文件的同一性。利用高光谱成像和分光光度技术结合化学计量法,提出了一种对喷墨打印墨水分类的方法。采集14台不同品牌、型号的四色喷墨打印墨水高光谱数据和色度值。计算出平均色度值后进行PCA降维处理和K-Means聚类分析,将样品初步分类,之后应用LightGBM、XGBoost和SVM模型共三种分类模型,以1∶4的比例确定测试集和训练集,对聚类分析结果中每一类别的样品进行逐一鉴别。结果表明,LightGBM和XGBoost对四色样品的分类精度都能达到95%以上,SVM的分类精度为100%。提出的方法能够做到无损、准确、快速地将不同品牌乃至型号的喷墨打印墨水进行区分。

基于电子墨水屏的设备巡检系统设计

针对大型工厂人工巡检过程繁琐的现状,提出了一种结合电子墨水屏的设备巡检系统设计方案,用来解决人工巡检过程繁琐、提高厂区数据智能化等问题。该系统软件部分前端采用Vue+ElementUI框架,后端采用Java编程语言,与PLSQL数据库进行数据交互,硬件搭配电子墨水屏与手持机等设备支撑。经现场测试,系统与手持机、墨水屏等设备搭配使用,可以实现设备巡检任务的设置、自动刷新、巡检提醒,以及设备信息同步、记录巡检明细等功能,符合厂家智能化需求。

石墨烯-银纳米粒子复合墨水的制备及直写打印研究

高性能导电墨水的研究与开发是实现印刷电子器件不断发展的关键。石墨烯的二维结构使其本身具有良好的柔性和导电性,但由于片层间范德华力的相互作用使其容易发生团聚和堆积,通过复合的方式引入金属纳米粒子,既可以防止发生团聚又可以降低石墨烯片层间的接触电阻,使复合材料的导电性增强。鉴于此,本工作采用原位化学还原的方法制备石墨烯(rGO)和银纳米粒子(AgNPs)组成的复合墨水,以实现AgNPs在rGO纳米片层上的均匀分布。通过直写打印技术将墨水打印在基底上,得到的印刷图案具有优异的导电性,典型的电阻率为1.48×10^(-6)Ω·m。经过数百次弯曲循环后,印刷图案的电阻值仅略有增加,表明图案具有极佳的稳定性和机械柔韧性。这对于印刷电子器件的发展具有重要意义。

即墨区墨水河样板段工程综合整治初探

墨水河虽然历经多次整治,仍存在较多问题。为提升城市形象,打造环境优美的滨河休闲空间,即墨区将墨水河204国道至青烟路段(长约5.3km)确定为墨水河综合整治工程样板段,打算利用两年时间,对该段河道进行综合整治,力争将该区域打造成墨水河流域整治的精品样板工程。本文从水利、治污、路桥、景观等多方面对墨水河样板段现状进行分析研究,并在此基础上提出整治方案,本文可为其他城市河道整治提供参考。

电子胶囊墨水屏激光加工工艺优化及应用研究

本论文研究了电子胶囊墨水屏的激光加工工艺及其应用。电子胶囊墨水屏作为一种超薄、超轻的显示屏具有许多优点,并在电子设备领域具有广泛的应用前景。然而,传统的冲切加工方式在电子胶囊墨水屏加工中存在一些问题。因此,本研究旨在优化激光加工工艺,提高加工质量和生产效率。首先,对电子胶囊墨水屏的结构和工作原理进行了介绍;其次,分析了传统冲切加工存在的问题,包括胶囊破裂和边缘显示等;最后探讨了激光加工的优势和挑战,特别是对功能性薄膜材料的影响。在此基础上,提出了电子胶囊墨水屏激光加工工艺的优化方法,包括加工参数优化、切割质量控制和激光加工设备选择与优化等。

木质纤维素及其衍生物在墨水直写式3D打印中的应用进展

三维(3D)打印是一种增材制造技术,已在许多领域用于制造复杂和高精度的产品。木质纤维素作为最丰富的可再生生物质资源,在制造绿色的3D打印材料方面具有巨大潜力。本文综述了木质纤维素及其衍生物在墨水直写式3D打印中的应用,并探讨了木质纤维素基3D打印材料未来面临的挑战和产业化前景。

纳米墨水闪灯烧结的应用及工艺优化研究现状

闪灯烧结技术,又称光子烧结技术,因具有快速、选择性、非接触、易与卷对卷装置集成等特点而受到广泛关注。对纳米墨水闪灯烧结技术在印刷电子、太阳能电池、增材制造、功能器件制备等领域的应用和研究现状进行了综述。介绍了在纳米墨水闪灯烧结中,烧结所得薄膜容易产生鼓包、裂纹、脱粘、翘曲等失效的现象及原因。介绍了两步闪灯烧结法、多次脉冲闪灯烧结法及多次循环闪灯烧结法这3种有效的工艺优化方法及应用。提出亟需机理性的基础研究,以理性指导闪灯烧结工艺优化。

基于专利维度全球陶瓷墨水技术发展态势研究

陶瓷墨水是一种含有特殊陶瓷粉体的液体,通常由陶瓷颜料、溶剂、分散剂、黏结剂、表面活性剂和其他助剂组成,是陶瓷喷墨打印技术的核心物质。为了解全球陶瓷墨水技术发展态势,基于专利维度,通过incoPat平台检索相关专利数据,从专利申请趋势、地域分布、创新主体和技术功效等角度进行分析。结果表明,全球陶瓷墨水领域当前处于快速发展期;中国、美国和日本同时为全球陶瓷墨水的主要技术来源国和目标市场国;企业在陶瓷墨水领域整体增长速度最快,但技术创新主体仍集中在国外企业;技术热点集中在提高陶瓷墨水的呈色能力和实现新功能等,技术突破点可从增强渗透性、控制合适表面张力和控制干燥速率等方面考虑。

墨水直书写光固化金属3D打印用光敏树脂的合成与性能

基于墨水直书写(DIW)的光固化金属3D打印因其优异的实时保型能力而受到广泛关注,其中作为关键组分的光敏树脂对金属打印浆料的可打印性和打印工件的性能具有重要影响。为探明其对光固化金属3D打印的影响规律,文中合成了多种不同结构的光敏树脂,并与金属粉末配置成一系列的光固化浆料,系统研究了树脂结构对浆料流变性能、固化行为、烧结过程和成型工件性能的影响。结果表明,树脂中侧羟基结构作为锚固基团可增强树脂基体与金属的相互作用,而苯环结构的存在可提高墨水黏度,二者均有利于获得高稳定性的金属浆料。苯环结构在脱脂过程中形成大量残炭,会显著降低打印工件性能。综合上述影响因素,得到了具有最佳综合性能的以RA-GMA为基体树脂的光固化铜3D打印浆料,该浆料具有良好的稳定性和可打印性,打印工件烧结后的拉伸强度可达到105.47MPa,热导率达到203.88W/(m·K)。