自然進(jìn)化使得生物材料具有優(yōu)化的宏觀和微觀結(jié)構(gòu),、自適應(yīng)性,、自愈合能力以及優(yōu)異的機(jī)械性能、潤(rùn)濕性,、粘附性等多種特點(diǎn),。隨著仿生學(xué)的深入開(kāi)展，人們不僅從外形、功能去模仿生物,，而且還從生物奇特的結(jié)構(gòu)中得到不少啟發(fā)進(jìn)行仿生制造,。自然界的動(dòng)植物就給我們提供了很多功能性結(jié)構(gòu)的靈感從而設(shè)計(jì)出不同應(yīng)用領(lǐng)域的仿生材料。
仿生材料,，其研究起源于對(duì)天然材料的詳細(xì)考察,，通常是指模仿生物的運(yùn)行模式和生物材料的結(jié)構(gòu)規(guī)律而設(shè)計(jì)制造的人工材料。根據(jù)仿生材料所針對(duì)的天然生物材料的不同特性,，仿生材料可以包括仿生高強(qiáng)度材料,、仿生超親水/超疏水材料、仿生高黏附材料,、仿生智能薄膜材料以及仿生機(jī)器人等,。
仿生材料來(lái)源于對(duì)天然材料的模仿，又與實(shí)際應(yīng)用關(guān)系密切,，多功能表面的仿生微結(jié)構(gòu)如超疏水表面結(jié)構(gòu)就是受植物葉子啟發(fā)所設(shè)計(jì),，如根據(jù)荷葉不會(huì)粘上水珠這一現(xiàn)象仿生制備了超疏水薄膜，通過(guò)仿生牙釉質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)制備堅(jiān)韌仿生材料用于飛行器等,。經(jīng)過(guò)近些年仿生材料領(lǐng)域科學(xué)家的努力,，荷葉表面,、豬籠草,、蜘蛛絲、水黽腿部等的微觀結(jié)構(gòu)都已經(jīng)被揭示出來(lái),，并成為設(shè)計(jì)制備仿生材料的重要指導(dǎo)依據(jù),，其在自清潔，抗腐蝕,，油/水分離,，微反應(yīng)器和液滴操作等均具有非常廣泛的實(shí)際應(yīng)用。
盡管仿生材料研究正處于一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段,，但目前傳統(tǒng)制造技術(shù)很難仿造出自然界中復(fù)雜的微結(jié)構(gòu),，越來(lái)越多的研究人員考慮用3D打印的加工方式來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)加工方式的不足。摩方超高精度3D打印設(shè)備就為這種復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)加工提供了可能,，其分辨率高達(dá)2μm,，具有高分辨率、超高精度,、跨尺度加工,、適用材料廣、加工效率高,、加工成本低等諸多特點(diǎn),，非常適用于制作微尺度的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)。
下面就列舉了一些摩方超高精度3D打印系統(tǒng)制備的仿生微結(jié)構(gòu)案例，希望能給大家?guī)?lái)一些啟發(fā),，為仿生領(lǐng)域提供一種高效的加工手段,；
一、仿生麥芒結(jié)構(gòu)：
麥芒上分布著許多取向性堅(jiān)硬倒刺使其表現(xiàn)出摩擦各向異性特征,，通過(guò)研究其結(jié)構(gòu)特征能夠揭示出其背后的科學(xué)機(jī)制,；
同天然麥芒相比，3D打印麥芒上面的倒刺尺寸,、排布密度和傾斜角度可自由調(diào)控,，并能夠很好地與被接觸基底表面進(jìn)行相互作用，實(shí)現(xiàn)摩擦各向異性的最.大化,；
文章鏈接地址：
Small（DOI: 10.1002/smll.201802931）
摩方設(shè)備打印樣品：
微結(jié)構(gòu)尖.端最小尺寸：8μm,，使用設(shè)備：nanoArch S130，分辨率：2μm
二,、仿生仙人掌簇狀的針型微結(jié)構(gòu) :
仙人掌刺微結(jié)構(gòu)有助于水滴的凝結(jié)和運(yùn)輸,通過(guò)3D打印可改變仙人掌刺微結(jié)構(gòu)表面的疏水性能以進(jìn)一步增加水滴凝結(jié)的速率
文章鏈接地址：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/admi.201901752
此類簇狀針型微結(jié)構(gòu)同樣可利用摩方超高精度3D打印系統(tǒng)制作,，能夠直接快速成型，分辨率2-10μm,，最小細(xì)節(jié)可達(dá)5μm,；
三、仿生槐葉萍固液氣界面表面結(jié)構(gòu)（氣膜恢復(fù)機(jī)理）：
水下固液氣界面在大壓強(qiáng),、高流速以及氣體擴(kuò)散等因素的影響下易發(fā)生失穩(wěn)甚至消失,，這嚴(yán)重影響了水下生物的生存條件以及固液氣界面的工程應(yīng)用，而槐葉萍卻具有極.強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力,，這源于其表面特殊微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生氣膜的作用,。通過(guò)研究槐葉萍表面的微結(jié)構(gòu)及其水下固液氣界面力學(xué)特性，能夠發(fā)現(xiàn)一種新的水下固液氣界面穩(wěn)定性機(jī)理,；
文章鏈接地址：
https://www.pnas,。。ｏｒｇ/content/117/5/2282?iss=5
以下為通過(guò)摩方3D打印設(shè)備制造的槐葉萍葉片表面,，基于實(shí)際槐葉萍葉片尺寸放大10倍打印,，以驗(yàn)證這種結(jié)構(gòu)仿生機(jī)制的可行性；
使用設(shè)備：nanoArchS140,，分辨率：10μm,；圓柱直徑300μm，底部最小縫隙10um左右,；
四,、仿生葉片的超疏水打蛋器微結(jié)構(gòu)：
傳統(tǒng)制造技術(shù)很難仿造出此類復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)，而利用3D打印方式可以靈活實(shí)現(xiàn)出研究者想要的臂數(shù)以調(diào)節(jié)表面結(jié)構(gòu)與水滴的粘附力,；此類結(jié)構(gòu)可以作為‘微型機(jī)械手’來(lái)操控微液滴,，也可用于油污的吸附和高效油水分離
文章鏈接地址：
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201704912/epdf
摩方設(shè)備打印樣品：
最小桿徑：30μm，使用設(shè)備：nanoArch S130，分辨率：2μm
五,、仿生微針結(jié)構(gòu)：
微針（MN）是一種長(zhǎng)度為數(shù)百微米的微型針,，由于其微創(chuàng)，無(wú)痛且易于使用的特性而受到了廣泛的關(guān)注,；
仿生微針在組織中具有持續(xù)的藥物釋放行為,，其在軟組織應(yīng)用中具有的強(qiáng)大潛力，在經(jīng)皮下給藥,、組織傷口愈合,、長(zhǎng)期體內(nèi)藥物傳遞和生物傳感方面具有豐富的應(yīng)用前景；
此案例作者基于PμSL技術(shù),，制備出具有倒刺結(jié)構(gòu)的高粘附性仿生微針,；
文章鏈接地址：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201909197
摩方3D打印系統(tǒng)打印的其它微針結(jié)構(gòu)：
最小尖.端直徑：15μm，使用設(shè)備：nanoArch S140,，分辨率：10μm,，層厚20μm
結(jié)尾：
以上，是超高精度3D打印在仿生領(lǐng)域的應(yīng)用分享,，除了上述介紹的具有代表性的仿生材料以外,，還有許多其他仿生材料也在迅速發(fā)展，例如仿鯊魚皮,、仿蘑菇頭,、仿蜂巢、仿水母等,；而摩方的超高精度3D打印技術(shù),，分辨率高達(dá)2μm，并能兼顧大幅面,，目前還在進(jìn)一步豐富打印材料庫(kù)，如水凝膠材料,，磁性功能材料等,，將進(jìn)更好地服務(wù)仿生微結(jié)構(gòu)的加工和驗(yàn)證。
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