上海梅雨季到了,
蚊子到处肆虐!
总被叮出连片红包,
瘙痒难耐,
真的好烦!
但是在科学家眼中,
蚊子却是香饽饽,
只需5个步骤,
就能把蚊子的嘴
做成3D打印喷嘴拿去卖钱
↓↓↓
市面上3D打印喷嘴
难以满足生物医学需求,
科学家决定用蚊子口器制作喷嘴
3D打印技术大家并不陌生,应用非常广泛。然而3D打印的精度、成本与稳定性,很大程度上取决于核心部件——喷嘴。喷嘴的直径大小和设计直接决定了材料沉积的粗细和均匀度,进而影响最终打印件的质量。尤其是在生物医学、微纳电子等高端领域,对喷嘴的要求更加苛刻。
3D打印喷嘴
加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的机械工程教授曹长宏团队一直致力于高分辨率3D打印在生物医学中的应用,但市面上的喷嘴始终难以满足需求:
最细的金属喷嘴直径达35微米,但单个售价高,还容易磨损;
塑料喷嘴精度更差,内径普遍在150微米以上。
一项获得2023年搞笑诺贝尔奖的研究启发了他们,美国科学家将死蜘蛛的腿改造成了可操控的机械爪。于是,他们把目光投向了自然界中的微型管状结构,最终选择了蚊子口器。
绝大多数吸血雌蚊是由6根纤细的针状结构组成的复合体。
5个步骤,
制造费只需0.8美元
就能把蚊子口器变成理想材料!
为了进行这项研究,团队从别处收购了10000只在实验室饲养的被安乐死的雌性埃及伊蚊,储存在冰箱中。
制作流程分为5步↓↓
■ 先将蚊子浸入80%的乙醇溶液中消毒;
■ 将每只蚊子口器的保护外鞘剥离并丢弃;
■ 在口器的坚硬部分涂抹紫外线固化树脂;
■ 用紫外线灯照射使其固化;
■ 最后,再用剃须刀片将涂有树脂的口器从蚊子身上切下。
测试发现,由于蚊子口器很细,直径约20微米,通道内部光滑无弯曲,能让3D打印墨水顺畅流过,不会出现卡顿或流体紊乱。而且蚊子口器的主要成分是几丁质,这种生物材料强度高、韧性足,能承受墨水通过时产生的高达60千帕的压力。
口器针头挤出Cellink Start凝胶(一种3D打印生物墨水)。
除了抗压能力,他们还对蚊子口器的使用寿命进行了系统性测试。结果表明,只要打印参数控制精准,一个蚊子口器喷嘴能够连续运行至少14天。同时,如果储存得当,放置数月,其性能也不会受到影响,特别适合在实验室作消耗品使用。
最重要的是,这种随处可得的蚊子喷嘴制造费用只需0.8美元,一名经过培训的技术人员大约10分钟就能用蚊子口器组装出一个喷嘴。
最终,借助他们自主设计并搭建的直接墨水书写(DIW)3D打印机,研究人员成功打印了多种高分辨率微观结构:
一个尺寸约600×600×310微米的蜂窝结构,其打印线条宽度约为22微米;
一个枫叶结构,线条更为清晰,结构上的每条线宽约18微米,不到人类细头发丝直径的一半。
科学家利用蚊子的口器喷嘴打印出了这种三维枫叶结构。
大自然是工程学最宝贵的灵感库!
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