想了解3D打印，從這十篇綜述開始
【前言】
3D 打印技術是一種最先進的增材制造技術，由于其具有高的生產制造效率、可量產能力、低成本以及復雜性等能力，在先進制造材料開發方面已經引起了企業界和學術界的高度關注。這種技術不僅僅可以加工具有三維立體結構的器件，而且可以用于多材料、多功能集成器件的制備。因此，應用 3D 打印技術進行研究已經成為了研究的熱點。本文將從以下四個方面分別介紹多篇經典綜述，希望能夠使讀者快速了解 3D 打印技術在各個領域中發揮的作用。
1、3D 打印技術方法
3D 打印技術包括多種方法，例如光固化成型技術、熔融沉積成型法、墨水直寫技術、立體平版印刷法、噴墨打印、選擇性激光熔化技術、選擇性激光燒結技術等。隨著 3D 打印技術的快速發展，涉及領域也進一步擴展，目前已經成為研究的熱點方向。 Martin Pumera 等人 2016 年在Chem. Soc. Rev. 雜志上發表了關于光固化成型式、擠出式成型、粉末基式成型等 3D 打印方法的研究進展。1?2017 年 Rolf Mu?lhaupt 在 Chem. Rev. 雜志上發表了關于平版印刷、數字光處理、多光子聚合等 3D 打印方法的發展趨勢。2
圖1.3D 打印技術方法
2、3D 打印材料
2017年，Tomaso Zambelli 等人在 Adv. Mater. 雜志上發表了關于 3D 打印技術制備金屬的綜述，總結出各種 3D 打印技術制備微米尺度上的金屬結構，并且結合了多種 3D 打印方法制備金屬化過程，多步驟的方法非常適用于各種應用程序。一旦微金屬增材制造成功，它們將能夠制備出更復雜的幾何形狀和材料結構。3?Shlomo Magdassi?等人 2018 年在 Adv. Mater. 雜志上發表了關于 3D 打印 3D 水凝膠、響應光聚化合物材料和陶瓷材料的進展。4?同年， Tawfique Hasan 等人在 Chem. Soc. Rev. 雜志上發表了關于二維材料的 3D 打印，具體闡述了 3D 打印石墨烯、石墨炔等二維材料的具體打印過程和應用前景。5
圖2.3D 打印金屬材料
圖3 . 3D 打印聚合物基陶瓷材料
圖4 . 3D 打印二維材料
3、3D 打印結構
William B. Carter 等人 2016 年 在 Annu. Rev. Mater. Res. 雜志上發表了關于3D 打印各種結構的綜述，其具體的闡述了結構材料領域的現狀，復雜結構的獲得可以應用在眾多領域。
圖5 . 3D 打印結構
4、3D 打印的應用
3D 打印技術已經應用在社會中各個領域，例如在化學工程和催化技術領域可以用作結構化催化劑、攪拌機和反應堆，組織工程和藥物輸送，生物應用以及能源領域等。7-10?Rob Ameloot?及其合作者在 2018 年 Chem. Soc. Rev. 雜志上論述了計算機輔助技術結合 3D 打印技術在化學工程以及催化領域的應用。通過繪制計算機模型設計化學反應器以及結構催化劑，應用 3D 打印方法制備出來7
Xuan-Ming Duan?課題組在2015年 Chem. Soc. Rev. 雜志上發表了題為“Two-photon polymerization microfabrication of?hydrogels: an advanced 3D printing technology?for tissue engineering and drug delivery”的綜述，其主要論述了通過 3D 打印策略制備的水凝膠，并將其用于組織工程和藥物輸送。 3D 打印技術不僅可以制備具有三維結構的水凝膠，而且可適用于多材料的微制備，因此其在醫學上具有廣發的應用前景。8?2018年，Steven?D.?R.?Christie?等人在 Nat. Rev. Chem. 上綜述了 3D 打印技術(光刻技術和噴墨打印技術)在生物領域的應用，列舉了 3D 打印的諸多方法，并進行了展望。9?Liangbing Hu?等人 2017?年在 Adv. Mater. 雜志上發表了關于3D 打印碳基材料在能源存儲領域的應用。重點闡述了以石墨烯以及氧化石墨烯作為電極活性墨水材料，通過 3D 打印墨水直寫技術構造微納結構，并且將其應用在電池以及超級電容器儲能器件上。除此之外，研究者還對 3D 打印技術在其他領域的發展進行了展望。10
圖6.3D 打印技術在催化領域的應用
圖7.3D 打印反應器
圖8.3D 打印技術在能源領域應用
3D 打印技術逐漸的進入到了社會的各個領域，其在構造復雜結構以及可規模化等方面具有絕對優勢。篇幅所限不詳細討論。綜上，本文簡單介紹了數篇3D 打印技術在各個領域的重要綜述，希望讀者朋友能從中獲得一些幫助，對3D 打印技術有一個簡單的認識了解。
【參考文獻】
1 Ambrosi, A., Pumera, M. 3D-printing technologies for electrochemical?applications. Chem. Soc. Rev., 45, 2740-2755, DOI: 10.1039/c5cs00714c?(2016).
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3 Hirt, L., Reiser, A., Spolenak, R., Zambelli, T. Additive Manufacturing of Metal Structures at theMicrometer Scale. Mater. 29, 1604211-1604240, DOI: 10.1002/adma.201604211?(2017).
4 Layani, M., Wang, X. F., Magdassi, S. Novel Materials for 3D Printing by Photopolymerization. Adv. Mater. 30, 1706344-1706350, DOI: 10.1002/adma.201706344?(2018).
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8 Xing, J. F., Zheng, M. L., Duan, X. M.?Two-photon polymerization?microfabrication of?hydrogels: an advanced 3D printing technology?or tissue engineering and drug delivery. Chem. Soc. Rev. 44, 5031-5039, DOI: 10.1039/c5cs00278h (2015).
9 Capel, A. J., Rimington, R. P., Lewis, M. P., Christie, S. D. R. 3D printing for chemical,?pharmaceutical and biological?applications. Nat. Rev. Chem. 2, 422-436, DOI: 10.1038/s41570-018-0058-y (2018).
10 Fu, K., Yao, Y. G., Dai, J. Q., Hu, L. B. Progress in 3D Printing of Carbon Materials for Energy-Related Applications. Adv. Mater. 29, 1603486-1603505, DOI: 10.1002/adma.201603486 (2017).
本文由材料人科技顧問Jingxin Zhao供稿，編輯部編輯。
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