전기 방적 결합 3D 인쇄: 상상부터 현실까지

최근 몇 년 동안 3D 인쇄에 관한 기사를 자주 볼 수 있다: 병원은 3D 인쇄로 환자의 사이즈에 적합한 기관의 모형을 정제했다. 한 창작팀은 종이 조각처럼 얇은 LED 등을 만들어냈다 ….미국 통용 전기회사는 50년 내 3D 인쇄 기술이 항공엔진을 성공적으로 인쇄할 수 있다고 지적했다.3D 인쇄 기술은 이미 제3차 공업혁명의 핵심 기술 중 하나로 여겨졌다.

　　3D 인쇄는 빠른 원형 제조 기술에 속하는 일종의 디지털 모형 파일을 기초로 공정 플라스틱 또는 금속 분말 등을 운용할 수 있는 특성이 있으며, 층별로 인쇄하는 방식으로 물체의 빠른 성형 기술을 구조한다.이 기술은 제품 제조 프로그램을 간소화할 수 있으며 제품 연구 주기를 단축하고 효율을 높여 원가를 낮추고, 의료, 문화, 국방, 우주, 자동차 및 금속 제조 등 산업으로, 최근 20년 동안 제조 분야의 하나의 중대한 기술적 성과로 여겨진다.

프린터 기술 원리 및 적용 재료에 따라 3D 프린터 기술은 레이저 복합형 기술 (LCF), 융합 침적 빠른 성형 기술 (FDM), 선택성 레이저 화결 기술 (SLS), 입체광 고화 기술 (SLA), 3차원 인쇄 성형 (3DP) 등으로 나뉜다.그러나 이들 전통의 3D 인쇄 기술이 인쇄할 수 있는 선재의 척도는 현재 밀리미터급으로 인쇄된 성과품 표면에는 비교적 거칠고 이상적인 효과를 볼 수 없으며, 또 어떤 생물 제품은 3D 프린트된 고온화와 용융 침적이 생성 저하를 초래해 적용을 제한하기 때문에 연구자들이 더욱 심층 응용과 기술에 눈을 부여하기 시작했다.그래서 우리가 잘 아는 정전기 방사 기술은 사람들의 상상에 들어가기 시작했다.

정전기방사 업계에서 3D 인쇄도 점점 중시되고 있다. 연구자들은 마찬가지로 중시되는 정전기방사와 3D 인쇄 결합을 일체로 바꾸고 3D 인쇄의 결점을 바꿔 치수에 맞추어 정전기방사도 단순한 팩, 선, 이차원 구조로 3차원 구조로 확대, 3D 프린터 정전기방사 결합 정전기를 연구자들의 상상에서 점점 발전시켜 현실에 들어가기 시작했다.

3D 생물 인쇄 기술은 현재 3D 인쇄 기술 중 가장 앞선, 가장 주목받는 영역 중 하나다.3D 인쇄는 개인적 특성을 가지고 있기 때문에 생물의학에 널리 응용할 수 있으며, 구체적으로 세포 인쇄, 조직 공정 지대, 식입물, 치과 등을 구체적으로 포함한다.생물 3D 인쇄 기술은 생물 생산을 해소할 수 있는 3차원 구조를 만드는 데 있어서 다른 전통 공예에 비할 수 없는 장점이 있지만, 현재 몇 가지 성숙한 3D 인쇄공예는 SLS, SLA, 3DP 중 흔히 고온 소과 접착제 등 보조 조성수단을 빌려 자재생물 활성성이 파괴되는 데 큰 영향을 미친다. 이는 조직 공정, 생물 의약 등 분야의 응용을 제한하고 있다.이를 위해 3D 인쇄 원리를 바탕으로 한 생물 증량은 성형 기술과 전기 방사 기술이 먼저 제기되며 국내외 학자들의 광범위한 관심을 받고 있다.

3D 연골 인쇄

오스트레일리아 쿤스랜드 과학기술대학 다이얼메이터 교수팀은'네이처 코머유니언스'에서'리인포센트 오브 오브 hydrogels using three -dimensimensimensimensimensionsion'이라는 글과 함께 생물 상용성 재료를 활용하는 데 효율적으로 인체 조직을 복구할 수 있도록, 특히 관절연골이 있다.연골은 일정한 기계적 강도와 유연성을 갖춰야 하기 때문에 연구원들이 새로운 수축과 초세섬유 지지대 합성재료를 측정하는 데 이를 요구한다.연구원들은 새로운 3D 인쇄 기술을 사용한다. 융전기 정전기 방사로 쓰기 (melt electrospininning writing) 기술을 사용한다. 이것은 전하의 중합물 용합물은 정전기장에서 사류를 형성하여 중합물 초세섬유를 만드는 가공 방법으로 세포의 성장 공간을 제공하는 데 도움이 된다.결국 인쇄된 구조는 자연의 아물뿐만 아니라 새로운 조직의 성장을 촉진할 수 있다.정전기 방사 원리에 기반된 3D 인쇄 기술은 생물의학 연구자들을 위해 대문을 열었다.

　　3D 인쇄는 혈관 지대를 흡수할 수 있다

　　《physical chemistry chemical physics》(Phys.Chem.Chem.Phys.,2015, 17, 2996)发表了韩国机械和材料研究院Su A. Park教授《Characterization and preparation of bio-tubular scaffolds for fabricating artificial vascular grafts by combining electrospinning and a 3D printing system》一文，文献中提到用天然高分子纳米纤维组成的人造血管移植到人体中以促进受损血管的恢复。그러나 정전기 방실 나노섬유의 생물 상용성 재료는 껍질 폴리당처럼 좋은 기계적 성능이 부족하다.이에 따라 연구자의 디자인과 제조는 2단계로 나뉘어 정전기방사 기술제제제제제와 PCL 공혼나미섬유 지지대를 사용한 뒤 3D의 빠른 속도로 PCL 사슬을 사용해 최종 인조혈관을 마련했다.이 방법으로 만든 인조혈관은 우수한 기계적 성능을 갖추고, 이 방법은 혈관 재건에 쓸 수 있다.

　　상하이 대학 고속 제조공사센터는 생물 3D 인쇄에서도 돌파성 진전이 있다.상하이대 유원은 2015년 6월'Journal of Southeast University'에서'Composite bioabsorbable vascular stents vasd bio -printing and elecelecrospinning for treating stenotic vessels'라는 제목으로 신형 혈관 기관지는 혈관 협착 치료에 쓰여 있다.현재 생물을 흡수할 수 있는 혈관을 장비와 기술의 부족을 대비해 생물 3D 인쇄와 정전기방사제 복합 생물을 흡수할 수 있는 혈관 지걸이의 새로운 방법을 제시했다.우선 PPDO 재료로 3D를 인쇄하여 받침대 안층을 설치하고, 그리고 비틀과 PVA 혼합용액을 배제하여 정전기방사제로 버티는 외층, 역학 성능 테스트를 통해 3D 인쇄와 정전기 방적제 마련의 지지대를 채택하는 것이 좋다.지지대 위에 세포 재배 실험에 따르면 세포는 지지대 위에 좋은 점부와 증식, 제시한 복합 성형공예와 방법을 구축하여 수재 약지대를 구축하는 데 좋은 사고를 제공했다.

　　3D 프린트 의상

현재 3D로 인쇄 기술로 인쇄된 옷은 일반적으로 질감이 비교적 단단해서 몸에 붙은 옷감을 만들 수 없다.전통적인 정전기 방사는 일반적으로 고압 전원을 사용하고, 타이러는 플랫폼 사이의 거리가 비교적 크고, 방사 후에는 한 덩어리가 되어 질서를 통제하기 어렵다.미국 샌프란시스코에서 온 팀이 성형 플랫폼을 옷걸이 모양으로 제작해 전 세계 최초의 3D 전동 직포 Elecroloom, 자동생산 폴리에스테르 혼면 옷을 실현할 수 있다.이 3D 프린터의 원리는 정전기 방사와 유사한 CAD 소프트웨어 디자인 템플을 사용하여 설계된 템플릿을 인쇄창에 넣어 섞어 섞은 직물의 액체 액체 액체 용액이 전자마당에서 주조 형태로 되어 있으며, 이 과정은 ‘ 정전기 방사 ’ 라고 부른다.그리고 프린터는 함께 섞인 나노섬유를 골고루 짜서 무틈없는 원단으로 묶는다.

　　3D 인쇄 건축물

국립서울대 김교수는'Langmuir'에서'타워드 Noward Nanoscale Tree -Dimensionsions Printing:Nanowalls Built of Elecrospun Nanofibers'라는 제목으로 만든 독립나노메 벽과 기타 나노미급 3D의 물체를 소개했다.

정전기 방사는 집합물 나노노튜브가 상대적으로 간단한 방법이다.나노급 섬유 흐름이 혼란스러워 단근 섬유를 통제하기가 매우 어렵다.그들의 최근 연구 작업에서 일종의 얇은 금속 전극선을 사용하여 나노급 섬유 흐름이 상대적으로 질서가 있는 것을 발견했다.이 선을 사용하면 상술한 집합물 나미튜브가 쌓여 벽형 구조를 형성할 수 있다.연구에 따르면 섬유와 금속선 사이의 정전기를 이용해 상호 작용 중합물 섬유 내부의 장촉 정도를 이용해 바닥의 평을 통해 나노벽의 길이를 조절할 수 있다고 한다.이 연구팀은 이런 참신한 3D 인쇄 기술은 생물 지지대, 나노 필터, 나노 전극 등의 개발에 사용할 수 있다고 밝혔다.

　　전기 방직은 이미 조직 공정 지지와 저축에너지 등 분야에서 큰 역할을 했지만 각종 형태를 구축하는 데 급속한 기술이 필요하기 때문에 3D 프린팅 기술의 가입은 분명 전기방적 응용 공간을 풍부하게 하고, 반대로 현재 3D 프린터 기술은 치수 세화 문제에서 크게 돌파할 수 없으며, 밀리미터 수준에만 그치고 전기방직기술은 선재의 치수를 해결했다.