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噴墨時(shí)代的春天

2010-03-17 00:00 來(lái)源:噴墨時(shí)代 責(zé)編:Victoria

摘要:
墨的類(lèi)型也非常廣泛,除了從原始的表現(xiàn)圖像,墨的性質(zhì)和類(lèi)型已經(jīng)拓展到各種功能性液體。比如,粘和劑,涂料,耐刮墨,防偽和防眩光墨 ;UV固化發(fā)光聚合物,導(dǎo)電和絕緣墨;有機(jī)“墨”,液態(tài)銀,酶,DNA,等。

  還有一些令人匪夷所思的噴墨打印的應(yīng)用例子,比如,打印電路板和噴墨注射器。噴墨打印技術(shù)在微電子、醫(yī)療以及其他領(lǐng)域,不斷開(kāi)辟自己的新天地。在微電子領(lǐng)域,利用打印技術(shù)來(lái)形成細(xì)微的電路是很多廠商和科研機(jī)構(gòu)大力開(kāi)發(fā)的課題,與傳統(tǒng)的光刻掩膜法相比,噴墨法非常適合少量、多品種的制造工作,而且打印法可以一次性在柔性薄膜上形成微電路,這是目前在柔性材料上形成電路的最簡(jiǎn)便方法。打印機(jī)將銀顆粒分散于溶劑墨水中,絕緣隔離層使用特殊改性環(huán)氧樹(shù)脂材料,通過(guò)噴墨方式,使納米銀顆粒布線(xiàn)后,在230攝氏度下燒結(jié)使布線(xiàn)固化,制造出完整的模塊電路。EPSON公司也使用含有納米銀顆粒的墨水,在聚酰亞胺基板上制作了20層電路板。

   在醫(yī)療領(lǐng)域,噴墨注射器:2007年,媒體報(bào)道了惠普公司和一家愛(ài)爾蘭公司合作開(kāi)發(fā)的一種微貼片藥劑注入系統(tǒng),每個(gè)微貼片內(nèi)包含大約1000個(gè)微針頭,每個(gè)微針頭內(nèi)都含有藥劑,它們可以是同類(lèi)的,也可以是不同類(lèi)的。這種貼片根據(jù)微處理器的控制,定時(shí)定量地向體內(nèi)注射藥品,想來(lái)糖尿病患者可能會(huì)得益于這種注射胰島素的方式,再也不用自己控制劑量,和采用令人痛苦的注射方式了。這種貼片,據(jù)稱(chēng)會(huì)在2010年面世。糖尿病,一貼了之!

  2008年,一則“器官打印技術(shù)登陸廣州”的報(bào)道見(jiàn)諸報(bào)端,使更多貼近我們身邊的噴墨技術(shù)在醫(yī)療事業(yè)中應(yīng)用的遐想,成為現(xiàn)實(shí)。將一臺(tái)普通噴墨打印機(jī)改裝,可以“打印”出三維“器官”, 用以取代人體衰敗的器官。至今血管、軟骨等樣品已經(jīng)研發(fā)成形,2009年5月將樣品送國(guó)家檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行安全檢測(cè)。科學(xué)家預(yù)測(cè),該技術(shù)將成為組織和器官再生領(lǐng)域的熱門(mén)話(huà)題。人體器官終于可以“打印”了。

  器官打印技術(shù)來(lái)自這樣的構(gòu)想:三維人體器官是由二維的許多個(gè)剖面構(gòu)成的, 假如預(yù)先從電腦中掃描出人體器官每個(gè)二維剖面的細(xì)胞數(shù)據(jù),將之“打印”出來(lái), 重疊起來(lái)就構(gòu)成了個(gè)三維器官。而每個(gè)剖面的細(xì)胞從何而來(lái)? 目前干細(xì)胞的培養(yǎng)及誘導(dǎo)分化技術(shù)已比較成熟,原則上病人的干細(xì)胞可以誘導(dǎo)成任何細(xì)胞。

  那靠什么來(lái)做打印的工具呢? 就是噴墨打印機(jī)! 不過(guò)這臺(tái)打印機(jī)必須要加以改裝,打印紙也不是普通的紙張,而是一張“生物紙”。當(dāng)每一層的細(xì)胞和生長(zhǎng)因子及其他器官要素都將被精確、高效地打印在一個(gè)“生物支架”上,構(gòu)建成能夠替代病變器官功能、可供移植的組織和器官,包括皮膚、血管、骨、軟骨、神經(jīng)導(dǎo)管等, 甚至心臟。

  打印“器官”力爭(zhēng)明年進(jìn)臨床。年前,美國(guó)克萊姆森大學(xué)生物工程系的托馬斯•波蘭教授首創(chuàng)了“器官打印”技術(shù),用普通噴墨機(jī)打印出患者所需替代器官,在動(dòng)物體內(nèi)制造出皮膚、血管、骨、軟骨、神經(jīng)等組織。他的中國(guó)學(xué)生袁玉宇等人將這項(xiàng)技術(shù)“東渡”到了中國(guó),并成立了生物科技公司。目前器官打印技術(shù)已形成了第一批樣品,如簡(jiǎn)單的血管、皮膚和軟骨等。今年5 月,他們將開(kāi)始各類(lèi)樣品送到中國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(SFDA)指定的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)品安全性的全面檢測(cè)。同時(shí)跟南方醫(yī)科大學(xué)、中山大學(xué)等共同開(kāi)展系統(tǒng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。爭(zhēng)取2010 年春節(jié)后將開(kāi)始系列產(chǎn)品的臨床試驗(yàn),第一批上臨床的產(chǎn)品將是生物膜及人工皮膚產(chǎn)品,接著將是新型整形外科系列產(chǎn)品及三維打印的骨組織。

  噴墨打印技術(shù)還被用于太陽(yáng)電池制造。據(jù)麻省理工學(xué)院《技術(shù)評(píng)論》報(bào)道,一種用于制造太陽(yáng)電池電氣連接的噴墨打印工藝能夠使得太陽(yáng)電池制造削減近一半的硅使用量。由于硅占到傳統(tǒng)太陽(yáng)電池約3/4的成本,因此該工藝可大幅度降低太陽(yáng)電池的成本。這一工藝還能夠減少其他材料的用量并能夠提高太陽(yáng)電池性能。 相比于絲網(wǎng)印刷工藝,這種噴墨打印工藝更加精確、使得電氣連接所用材料更少;此外,由于打印頭不與硅片相接觸,因此可應(yīng)用更薄的硅片。該工藝所用的噴墨打印機(jī)由美國(guó)iTi Solar公司制造。美國(guó)能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)曾幫助指導(dǎo)設(shè)計(jì)這種設(shè)備,目前正開(kāi)始利用這一技術(shù)制造太陽(yáng)電池原型。NREL科學(xué)家Maikel van Hest估計(jì),由于噴墨打印機(jī)易于加入到現(xiàn)有的太陽(yáng)電池生產(chǎn)線(xiàn)上,在1年內(nèi)即可用于商業(yè)化生產(chǎn)。 

  這一工藝的首次應(yīng)用將是在硅太陽(yáng)電池的制造中。硅吸收光并轉(zhuǎn)換成電子,印在硅表面的銀導(dǎo)線(xiàn)陣列收集這些電子,產(chǎn)生電流。在傳統(tǒng)制造工藝中,這些銀導(dǎo)線(xiàn)是利用絲網(wǎng)印刷工藝印在硅片上。噴墨打印工藝使用的銀“墨水”比絲網(wǎng)印刷工藝使用的銀膏導(dǎo)電性強(qiáng)得多,噴墨打印工藝也更加精確。因此,相較于絲網(wǎng)印刷工藝銀導(dǎo)線(xiàn)寬度達(dá)100~125 μm,新工藝印制的銀導(dǎo)線(xiàn)寬度窄得多,僅為35~40 μm。銀用量的減少也降低了成本。此外,由于更窄的導(dǎo)線(xiàn)擋住的吸光面積更小,新工藝還能夠提升太陽(yáng)電池的性能。Maikel van Hest表示,噴墨打印工藝的最大優(yōu)點(diǎn)是不接觸硅片,不會(huì)對(duì)其施加壓力。這使得利用更薄的硅片成為可能。在傳統(tǒng)太陽(yáng)電池中,硅片通常約有200 μm厚,更薄的硅片可能會(huì)在絲網(wǎng)印刷過(guò)程中破裂。而對(duì)于非接觸的噴墨打印工藝而言,不需要擔(dān)心硅片的厚度,可以達(dá)到100 μm甚至更低。這意味著可以節(jié)省50%的硅成本。

  凡此種種的噴墨應(yīng)用,昭示著人類(lèi)正迎來(lái)一個(gè)噴墨時(shí)代;而噴墨時(shí)代若論春夏秋冬,季節(jié)更迭,竊認(rèn)為,我們正經(jīng)歷一個(gè)蓬勃復(fù)蘇,春波蕩漾,百舸爭(zhēng)流的春天。

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