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至塑料和陶瓷复合材料3d打印定制导管

行业动态发布时间:2021-09-21

塑料和陶瓷复合材料3d打印定制导管

近日,美国东北京大学学的研究人员开发出了1种新的方法可以为早产的婴儿或其它重要的医疗装备3D打印定制的导管。在美国,每一年几近有50万婴儿过早诞生。这 些婴儿需要有力的医疗救护,以确保他们的生存和健康,而导管在这类支援中注:装备支持恣意滑块质量实验发挥着极为重要的作用。薄薄的塑胶管,需要连接到宝宝的鼻子、嘴巴或静脉上,以帮 助提供必要的氧气、营养、流体和药物。

虽然它们的作用非常重要,但是我们平常使用的导管却远远谈不上完善。这些导管常常具有标准的形状和大小,而非根据每一个病人的独特身体结构来量身定做。这意味着,由于各种生理方面的缘由,它其实不能切合满足每一个早产婴儿的需要。美国东北京大学学的研究者们认识到了这个问题,并想法借助3D打印来弥补它。

“在新生儿护理中,每一个宝宝是不同的,因此有各自不同的问题。”该校机械和工业工程系副教授Ran?dall Erb解释说。“如果你可以根据个别病人的特定3D打印出特定几何形状的导管,就能够将其插入到某1关键点,避免穿刺静脉,并加快药物的输送。”

由Erb和他的团队开发的这类3D打印技术使用了1种复合材料(混合了塑料和陶瓷),并借助磁场来帮助产品成型。这类3D打印的导管,和其他医疗装备,与传统的同类产品相比,强度更高、重量更轻,在加上能够量身定制,对每一个病人来讲加强先进阻燃及隔音降噪高份子材料、制动材料、轨道交通设备用镁、铝合金制备工艺研究都非常完善。

研究人员们开发的这类新的3D打印技术最独特、最具革命的部份是它能够使用磁铁精确地安排陶瓷纤维,从而实现对材料力学性能的整体控制。而这类对陶瓷纤维散布的精细控制能够带利好3元材料及燃料(氢能源为主)电池汽车来巨大优势:每一个拐角、曲线和材料孔都能够充分持久地实现其精确的医疗功能。通过精确控制微小的陶瓷纤维,医务人员可以确保材料尽量地轻、无创性,同时确保其耐久性。

“我们正在遵守大自然的指引”博士生Joshua Martin解释说,他曾帮助设计和制作了这个论文中的许多实验。“将许多非常简单的构建块1特殊的方式组织起来真的能够取得让人印象深入的力学性能结果。”

这类独特的3D打印法使用磁铁使每一个微小的陶瓷纤维依照某1个与打印对象几何特点1致的方向对齐。这类陶瓷纤维材料是通过磁铁和氧化铁来操纵的。研究人员1开始通过为这些陶瓷纤维敷上轻微的氧化铁来对其进行磁化。这类工艺早已被FDA批准可以用于医疗目的。然后再根据需要将超波及下游企业500余家低磁场施加到该复合材料的某1特定位置,Erb称这1进程既简单又安全。

而其产品最后使用1种名为立体光刻(stereolithography,即SLA)的3D打印技术打印成型,实际上这是1种很常见的光固化技术。

Martin说:“我相信我们的研究在材料科学研究中打开1个新的前沿。在很长的时间里,研究人员们1直在试图设计更好的材料,但理论和实验之间的鸿沟1直存在。通过这项技术,我们终究能够触及我们1直在理论上肯定的特定纤维结构能够致使力学性能的改良这1领域了,未来我们还可以在此基础上生成复杂的体系结构。”

Erb及其团队的这篇论文被发表在了10月23日1期的《Nature Communications》上了。