科罗拉多大学丹佛分校 带有多孔网格结构的脊柱笼的DLP印刷LCE概念装置
信用:不适用 生物组织经过几千年的进化，已经完美地优化了它们的特定功能
以软骨为例
这是一种柔顺、有弹性的组织，柔软得足以缓冲关节，但又足够坚固，能够抵抗压力，承受身体的巨大负荷:跑步、跳跃和日常磨损的关键
创造真正符合生物组织特性和行为的合成替代品并不容易
但是科罗拉多大学丹佛分校的科学家们，在机械工程师克里斯·雅克奇教授的带领下
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是第一个使用液晶弹性体(LCEs)三维打印复杂、多孔晶格结构的公司，这种装置最终可以模拟软骨和其他生物组织
丹佛大学团队，包括余凯教授，博士
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，博士后，博士
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，博士生尼古拉斯·特劳格特，以及来自中国南方科技大学的科学家们，在本周的《高级材料》杂志上报道了他们的发现
低碳经济制造的革命 亚卡基在丹佛大学智能材料和生物力学(SMAB)实验室工作，他从2012年开始研究LCEs
这种柔软的多功能材料以其弹性和消耗高能量的非凡能力而闻名
2018年，雅卡基获得了美国国家科学基金会职业奖，以革新LCEs的可制造性，并获得了几轮资助，将其开发为足球头盔的减震器
即便如此，他知道它的应用还可以更进一步
雅卡基说:“每个人都听说过液晶，因为你在手机显示屏上盯着它们看。”
“你可能听说过液晶聚合物，因为这正是凯夫拉尔
我们面临的挑战是将它们制成软聚合物，如弹性体，用作减震器
这时你就进入了复杂的层面
" 低碳经济很难操纵
到目前为止，大多数研究人员都可以在实际的微观结构中创建具有最小细节或高细节的大型物体
但是和手机屏幕一样，高分辨率的大设备才是未来所在
雅卡基和他的团队的化学品和印刷工艺将难度降至接近零
他们的动机是:从树脂化学(介观尺度)到微尺度晶格结构，以及印刷结构的整体宏观结构，在长度尺度上控制耗散
信用:不适用 在蜂蜜状的树脂上发光 在他们的研究中，雅卡基和他的团队探索了一种叫做数字光处理的三维打印过程
该团队开发了一种蜂蜜状的液晶树脂，当受到紫外线照射时，可以固化——在一系列薄的光聚合物层中形成新的结合
最终固化的树脂形成柔软、坚固和柔顺的弹性体
当印刷在网格结构中时——类似于蜂巢的图案层次——它就开始模仿软骨
该小组印刷了几个结构，包括一个微小的、详细的莲花和一个脊柱融合笼的原型，创造了最大的LCE设备和最详细的信息
树脂和印刷工艺的结合还导致了比由商业上可获得的可光固化弹性体树脂印刷的那些高12倍的速率依赖性和高达27倍的应变能耗散
从橄榄球头盔到脊椎 展望未来，这种结构有多种用途，比如减震足球头盔泡沫，甚至是用于脚趾的小型生物医学植入物
雅卡基对它在脊椎中的可能性最为兴奋
LCE脊柱笼原型 雅卡基说:“脊柱充满了挑战，这是一个很难解决的问题。”
“人们已经尝试过制造人造脊椎组织盘，但没有做好
通过三维打印，以及我们从中获得的高分辨率，你可以精确地匹配一个人的解剖结构
有一天，我们也许能够培养细胞来固定脊柱，但现在，我们可以用下一代材料向前迈出一步
那是我们想去的地方
"
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