可修复末梢神经新材料、超声波增减材混合制造技术、3D打印航空碳纤维复合材料

点击量:415 发布时间:2017-03-08 作者:状迈(上海)增材制造技术有限公司
日本研发可修复末梢神经新材料
 
受损末梢神经的治疗方式之一为移植管状人工神经。但这一方式仅适用于受伤等导致神经切断的情况,无法用于患者的腕管综合征等卡压性神经受损病例。
 
日本物质与材料研究机构与大阪大学组成的研究团队发布消息称,现已成功研发出可直接缠绕受损末梢神经、用于治疗手足麻木与疼痛的布状新材料。新材料会释放出具神经再生效果的维生素B12,并在神经修复后自然分解。
 
据报道,研究团队对成为原料的塑料结构下功夫,制作直径约为头发丝千分之一的数百纳米细纤维,制成了含维生素B12且可缠绕神经的柔软网状物。随后将其移植到坐骨神经受损的小白鼠上,六周便可恢复与正常小白鼠相同程度的运动与神经信息传递功能。
 
目前团队力争在手掌根部附近神经受卡压致使手指感到麻木的“腕管综合征”等治疗中投入实际运用。
 
 
美国能源部成立生物能源化学催化联盟
致力于开发新型生物能源应用催化材料
 
生物质能源技术是指利用“农林废物资源、工业废物资源、城市垃圾资源”为原料,添加木炭粉、粘合油剂、助燃剂等添加剂,生产加工出传统能源或者替代能源的科学技术。由于生物质的独特性质(例如高氧含量、高含水量、高度酸性),加上为石油工业开发的许多材料不能转化为生物能源应用,开发用于生物能源应用的催化剂存在独特的挑战。
 
美国能源部下属的生物能源技术办公室(BETO)宣布成立生物能源化学催化联盟(ChemCatBio),希望通过支持新催化材料的开发,为实现国内生物经济的可持续发展铺平道路。
 
该联盟由七个美国能源部国家实验室组成,旨在甄别和克服生物质转化过程中的催化挑战。生物能源化学催化联盟将为商业生物能源应用带来新的催化材料,催化速度至少为现有材料的两倍且成本降至当前的一半,以促进生物能源技术行业的持久发展。该联盟将利用美国能源部国家实验室独有的能力,加速开发用于生物质衍生燃料和化学品商业化的催化剂和相关技术,从而强化能源安全和国家在全球生物经济中的领导地位。
 
美国海军研究实验室部署首台
激光粉末床金属3D打印设备
 
据概念激光公司官网2017年2月27日报道,近日,美国海军研究实验室(NRL)选购了德国概念激光公司美国分公司的金属3D打印技术进行零件快速成型和材料研究,包括3D打印设备、在线质量监控系统以及自由设计定制参数软件等。
 
美国海军研究实验室将使用概念激光公司的最新设备——M2熔化机制造复杂不锈钢部件。这是该实验室的第一台激光粉末床金属3D打印设备。
 
在打印过程中,监控激光熔化系统的数据(例如温度、电能质量和激光输出等)非常重要。因此,海军研究实验室除部署M2熔接机之外,还通过QMmeltpool 3D质量保证监控系统,对成形质量进行原位监控。该系统采用一个光电二极管和一个摄像头通过具有精确定位功能的激光光学器件,对熔池位置和熔化强度进行同轴监控,可提供与位置相关的三维可视化和实时监控。该系统将帮助海军研究实验室检测设计中的任何缺陷,并查看“应用程序是否处于可接受性的边缘”。
 
为了帮助其工程师开发一些定制参数,并实现设计自由,海军研究实验室还利用CL WRX Parameter 2.0软件。通过该软件,用户可以为零件的每个特定区域配置不同的参数,也可为不同的单元配置不同曝光策略,从而形成具有多个参数(参数配置给每个单元)的零件。这使得零件第一次被正确地3D打印的可能性更大,进而可降低技术风险并且可以提高成形质量。
 
美国海军研究实验室相关人员表示,实验室需要多元化的增材制造能力,如:质量监测、过程参数开发、增材制造体系架构等,用于指导研究和开发工作。
 
美国Fabrisonic公司
突破超声波增减材混合制造技术
 
据3ders网站2017年2月23日报道, 美国俄亥俄州一家金属3D打印技术公司Fabrisonic近日获得一项新的美国专利(专利号为9446475),专利内容是采用一种能在其已有超声波增材制造(UAM)设备中协同定位增材、减材单元的技术。该公司以超声波增材制造技术而著称,宣称此项专利进一步提高了其金属混合3D打印设备的能力。 
 
这项新的专利技术,超声波增材制造焊接头变成了一台标准数控铣床CAT50刀库中的一个工具,通过协同定位数控铣床中的焊接和铣削功能,能够提高混合增材制造设备的精度,且在无需增大设备体积的同时提高了零件制造尺寸。此项专利是该公司申请的第10项超声波增材制造技术专利。此项专利技术继续巩固了该公司在开发金属增材制造设备方面的领导地位。
 
该技术于1999年由Dawn White发明,2011年,Fabrisonic公司首先开始进一步技术开发。目前,Fabrisonic是唯一一家使用该技术的公司。这项创新性的技术使用声波来逐层熔融金属薄片来成形三维结构。这意味着整个成形过程不需要很高的温度,可在正常的工厂环境下使用。 
 
UAM技术的另一个优点在于其混合增材/减材系统,新专利正致力于提升该系统能力。该公司研发的设备是在一台商用3轴数控铣床上增加其具有知识产权的焊接头来进行增材制造。先用焊接头近净成形三维结构,然后用数控铣床进行精密加工。Fabrisonic的混合系统可生产公差为+/-0.0005英寸的零件。该设备的增减材混合制造特征使其更易于应用于零部件维修,因为用于增材制造的声波焊接头可逐层重建磨损或损坏的零件。 
 
Fabrisonic公司现有两款产品,分别是SonicLayer4000混合设备和SonicLayer7200,成形尺寸分别为24英寸×36英寸和6×6×3英尺。这样大的成形尺寸得益于UAM技术的快速成形能力,速度可达每小时15~30立方英寸。
 
 
 
新技术提高复合材料的导电和导热性
 
美国复合材料世界网站2017年1月11日报道,萨里大学与布里斯托尔大学及航空航天公司庞巴迪合作,已经开发出一项新技术,可以提高传统复合材料的导电性和热导率。这项技术涉及将碳纳米管生长到碳纤维的表面,以此来改善复合材料性能。研究人员认为,这项技术对航空工业发展具有深远的意义,可用于除冰及减少高空巡航时形成燃油蒸汽。研究表明碳纤维增强复合材料未来将向多功能方向发展,同时仍然保持其结构完整性。新功能包括传感器、能力采集照明和通信天线等现在都可以集成到复合材料结构中。未来,碳纳米管改性碳纤维复合材料会带来多个令人兴奋的可能应用,如有自愈能力的能量收集和存储结构。目前,研究人员正致力于这些原型件的开发。由于碳纤维复合材料导电性差,目前航空航天工业仍然依赖于金属铜网的形式,提供雷击保护和防止表面静电积累。这增加了碳纤维复合材料的重量和制造难度。研究人员开发的高质量的碳纳米管以高密度生长在碳纤维上,实现了复合材料整体导电。
 
 
美国研究人员成功验证
可传递光电化学组合信号的脑机接口微纤维
 
据麻省理工网站2017年2月22日报道,人类首次利用直径类似于头发的弹性单纤维成功地将光学、电气和化学信号组合传输到大脑中,将两年前首次提出的想法付诸实践。通过些许调整,进一步改善该弹性纤维的生物兼容性,这种新方法为了解大脑不同区域功能和互相关联信息提供了一种快速改进方法。这种新纤维由材料科学家、化学家、生物学家和其他专家联合研发。 
 
该纤维旨在模仿大脑组织的柔软性和灵活性,这样能够让植入物留在适当位置。与使用坚固金属纤维相比,植入物功能的保持时间更长,从而允许研究人员收集更多数据。例如,在用实验室老鼠进行试验时,研究人员能通过纤维中的两条流道向老鼠注射携带基因(名为视蛋白)的病毒载体,使神经元具有感光性。注射后,专家们等待视蛋白见效,然后通过中央的光波导发送光脉冲,利用六个电极精确查找到具体的反应,记录最终的神经活性。所有这一系列活动仅仅通过200微米(相当于人类头发的直径)的灵活单纤维完成。 
 
以往的神经系统科学研究工作通常分别利用针头设备注射光遗传学用的病毒载体,利用光纤进行光传输,再利用电极阵列进行记录,这一做法复杂度非常高,必须及对不同设备进行精确调整的需求。研究人员认为在实践中精确校准多少有点概率的问题,如果能有一个可以承揽所有工作的设备则效果会好很多。 
 
研究团队经过多年的努力研制出这种新纤维,它能够直接将病毒(含视蛋白)传送到细胞中,然后刺激该病毒反应并记录其活动 ,该纤维很细小且具有生物兼容性,因此使用寿命很长。 
 
   由于每个纤维都很细小,因此研究人员我们能够使用多个纤维观察不同的活动区域。在最初的实验过程中,研究人员同时将探针放入两个不同的大脑区域中,将所用的两个大脑区域从一个实验转换到另一个实验中,并测量病毒在其中的反应时间。 
 
这种多功能纤维成功的关键在于导线的开发,它必须能够在维持所需灵活性的同时传输完整的电气信号。在进行大量工作后,该研究团队设计出一种掺杂有石墨薄片的导电聚乙烯复合材料。这种聚乙烯最初会形成多层,喷洒石墨薄片后便进行了压缩,之后再添加一层另一对聚乙烯层,进行再次压缩,不断重复。这种方法将聚合物的导电性增加了四倍或五倍,从而使电极尺寸能够缩小同等倍数。 
 
该纤维迫切需要解决的问题是在注射遗传物质后,神经元需要多久才会变得感光。研究团队称,之间的时间结果仅仅是近似值,而现在能够更加精确地算出时间。最终证明,最初实验中所用的特异性敏化剂起作用的时间约为11天。 
 
该团队正在研究进一步缩小纤维直径,使其特性更接近于神经组织的特性。虽然世界各地很多的研究团队已经要求在其自身的研究中使用新纤维样品进行实验,但是接下来的设计挑战是使用更为柔软的材料与临近的组织真正地匹配。
 
美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室
开发3D打印航空碳纤维复合材料
 
据美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室网站2017年02月28日报道,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)已成功开发出可3D打印的航空级碳纤维复合材料,为在航空领域应用这种更好控制和更易优化的轻质、高强度材料奠定了基础。2月28日,该研究成果在“Nature Scientific Reports”上发表,凸显出碳纤维微挤出3D打印技术发展的重大进步。碳纤维复合油墨从定制的直接油墨书写(DIW)3D打印机中挤出,最终构成火箭喷嘴的一部分。首席研究员、论文的第一作者Jim Lewicki解释,碳纤维复合材料通常以两种方式制造:通过将纤维物理地缠绕在心轴周围,或者将纤维编织成像柳条筐一样,导致成品限于平坦或圆柱形形状。由于性能问题,制造商还是倾向于过度使用材料,这样会使得部件更重,也更昂贵,并且超出必需而且更浪费。研究人员通过改进直接墨水书写(DIW)3D打印机的打印过程,打印出了几个复杂的3D结构。Lewicki和他的团队还开发并获得了一种新的化学品,可以在几秒钟而不是几个小时内固化材料,并利用实验室的高性能计算能力发展了碳纤维丝流动的精确模型。3D打印的能力为碳纤维提供了新的自由空间,研究人员表示,他们还能控制部件的微观结构。该材料也具有传导性,允许在结构内布设定向传热通道。研究人员透露,最终的材料可以用于制造高性能的飞机机翼,一侧绝缘、不需要在空间旋转的卫星组件,还有可以从身体吸收热量的可穿戴物。研究人员接下来将开始进行过程优化,找出放置碳纤维最佳位置以便最大限度提高性能。研究人员还与商业、航空航天和防务合作伙伴进行了探讨,以推进该技术的未来发展和应用。
 
 
 
瑞典科学家在植物中构造出
导线和超级电容器
 
据瑞典林雪平大学网站2017年2月28日报道,2015年11月瑞典林雪平大学的科研团队通过促使玫瑰植株吸收聚合物溶液,导电水凝胶在玫瑰茎内形成导电线路,从而将玫瑰植株转化为全功能晶体管,验证了可以创造电子植物或“发电植物”的可能,引发了广泛关注。近期,该团队的科研人员又开发了一种专门用于植物电子应用的寡聚体材料,这种材料无需任何外部触发即可在玫瑰植株内部聚合,不仅可在植物茎内、还可以在叶子和花瓣中生成导电丝,并可用于能量储存。试验证实,形成的玫瑰植株能量储存装置可以反复充电数百次而不降低性能,能量储存等级与超级电容器相当。研究人员表示,目前该系统未做任何形式的优化,但明显具备驱动离子泵和其他类型传感器的潜力。该项研究的成果已经发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》杂志上,论文题目为《In vivo polymerization and manufacturing of wires and supercapacitors in plants》。
状迈(上海)增材制造技术有限公司是国内3D金属打印粉末专业的材料供应商,公司成立于2016.8,是一家科技创新型企业,专业致力于3D金属粉末耗材开发与工艺开发设计,为增材制造提供材料应用技术解决方案。
状迈(上海)增材制造技术以金属3D打印镍基高温合金粉、钴合金粉、钛合金粉、模具钢粉为核心,生产的球形金属合金粉粒径超细、高纯度、低含氧量、高球形度、成分无偏析而广泛用于航空航天、汽车电子和模具中。 
状迈(上海)增材制造技术具备完善的产品研发和严格的粉末生产控制能力,能满足苛刻环境中的粉末应用要求,为用户提供高品质的合金球形粉,加快了高端球形粉国产化进程。
 
 
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