如果要評(píng)選地球上最令人深惡痛絕的生物,那蚊子就應(yīng)該會(huì)毫無(wú)懸念地以高票當(dāng)選,畢竟幾乎每一個(gè)人都有過(guò)被蚊子叮咬的痛苦經(jīng)歷,而在每一年里,都有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的人類因?yàn)槲米觽鞑サ募膊∈氋F的生命。
![]()
從我們?nèi)祟惖慕嵌葋?lái)看,蚊子實(shí)在是對(duì)我們虧欠了太多。不過(guò)現(xiàn)在,蚊子開始向人類“還債”了,根據(jù)一項(xiàng)近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的新研究,它們的嘴被做成了3D打印噴口,效果絕了。這具體是怎么回事呢?下面我們就來(lái)了解一下。
就目前的情況來(lái)看,雖然現(xiàn)代3D打印技術(shù)在整體上發(fā)展得還算不錯(cuò),但在微米尺度的領(lǐng)域里,卻有一個(gè)急需解決的問(wèn)題。
簡(jiǎn)單來(lái)講就是,微米尺度的3D打印,需要極為精密的噴口,這些噴口既要足夠細(xì),也要足夠堅(jiān)硬以承受壓力,還不能太脆(否則在使用過(guò)程中容易損壞),同時(shí)還要求噴口內(nèi)壁足夠平滑,以確保流體連續(xù)輸出。
![]()
這樣一來(lái),就對(duì)設(shè)備精度、材料均勻性和加工環(huán)境的要求都極高,成本也隨之飆升,一個(gè)噴口動(dòng)輒就是幾十美元、甚至是上百美元,而由于制造水平的限制,其效果也不夠理想。
除此之外,這些微型噴口的材料通常是金屬和塑膠,在其制造過(guò)程中,任何微小的誤差都可能導(dǎo)致材料流動(dòng)不穩(wěn)定、噴射方向偏移,甚至直接堵塞,而它們又無(wú)法進(jìn)行后期修整,如果成型不理想,基本只能報(bào)廢,這很不環(huán)保。
實(shí)際上,此次研究的目的就是為了解決這個(gè)問(wèn)題,與過(guò)去研究不同的是,此次研究采用了一個(gè)新的思路,那就是在大自然中的那些生物中,去尋找可以充當(dāng)這類噴頭的微型管狀結(jié)構(gòu),比如蝎子的毒刺、蜜蜂的螫針、蛇的毒牙、植物的導(dǎo)管……等等。
![]()
在經(jīng)過(guò)仔細(xì)對(duì)比之后,蚊子的嘴,或者更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f(shuō),蚊子的口器最終“勝出”,研究人員發(fā)現(xiàn),它們的口器足夠細(xì)、足夠直,還具備非常好的強(qiáng)度和韌性,并且其內(nèi)壁也非常平滑,能夠讓流體極為順暢地通過(guò)。
所以從理論上來(lái)講,蚊子的口器,可以說(shuō)是堪稱完美地符合了微米尺度的3D打印噴口所需要的條件。接下來(lái),就是實(shí)驗(yàn)階段。
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,研究人員選擇了埃及伊蚊作為供體,他們小心翼翼地取下這些蚊子的口器,并對(duì)其進(jìn)行了清潔處理,然后在其外部加了一層類似于“外骨骼”的支撐材料,以避免它們?cè)谑褂眠^(guò)程中變形或斷裂。
經(jīng)過(guò)一系列精細(xì)操作之后,蚊子的口器就被做成了微米尺度3D打印噴口,接下來(lái),研究人員將其安裝在特制的3D打印系統(tǒng)上,然后對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。
在測(cè)試工作中,研究人員利用這種噴口打印了多種微結(jié)構(gòu),例如規(guī)則的網(wǎng)格、復(fù)雜的圖案,還有可用于包裹細(xì)胞的微型支架,結(jié)果表明,其打印效果簡(jiǎn)直是絕了。
![]()
在打印過(guò)程中,這種噴口能讓材料極為穩(wěn)定地輸出,線條連續(xù)且均勻,表現(xiàn)得非常溫和,其打印精度可以輕松達(dá)到20微米(作為對(duì)比,目前市面上最細(xì)的人造噴嘴的精度約為35微米),并且出奇地堅(jiān)固,能夠承受高達(dá)60千帕的壓強(qiáng)。
除此之外,這種噴口耐久度也高得令人吃驚,根據(jù)此次研究的測(cè)算,在打印參數(shù)控制精準(zhǔn)的情況下,一個(gè)這樣的噴口,至少能夠持續(xù)工作14天之久。
研究人員表示,相對(duì)于那些需要高精尖實(shí)驗(yàn)室才能制造出的人造噴口而言,這種噴口的成本幾乎可以忽略不計(jì)(因?yàn)槲米釉诖笞匀恢锌梢哉f(shuō)是到處都是),并且其制造難度也不高,只要技術(shù)熟練,大概10分鐘就可以做一個(gè),更重要的是,這種噴口性能更優(yōu)越,還很環(huán)保,不會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成任何不利影響。
![]()
所以可以預(yù)期的是,隨著這種技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,未來(lái)會(huì)有大量的蚊子被用于相關(guān)領(lǐng)域,它們的嘴除了會(huì)被做成3D打印噴口之外,也可能會(huì)有其他與之類似的用途。
不得不說(shuō),這是一件令人開心的事情,畢竟人類被蚊子危害了這么久,也該讓它們“還還債”了,你覺得呢?
參考資料:3D necroprinting: Leveraging biotic material as the nozzle for 3D printing,Science Advances, Issue 47,DOI: 10.1126/sciadv.adw9953
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺(tái)“網(wǎng)易號(hào)”用戶上傳并發(fā)布,本平臺(tái)僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.