如果要評選地球上最令人深惡痛絕的生物,那蚊子就應該會毫無懸念地以高票當選,畢竟幾乎每一個人都有過被蚊子叮咬的痛苦經歷,而在每一年里,都有數以萬計的人類因為蚊子傳播的疾病失去寶貴的生命。
![]()
從我們人類的角度來看,蚊子實在是對我們虧欠了太多。不過現在,蚊子開始向人類“還債”了,根據一項近日發表在《科學進展》上的新研究,它們的嘴被做成了3D打印噴口,效果絕了。這具體是怎么回事呢?下面我們就來了解一下。
就目前的情況來看,雖然現代3D打印技術在整體上發展得還算不錯,但在微米尺度的領域里,卻有一個急需解決的問題。
簡單來講就是,微米尺度的3D打印,需要極為精密的噴口,這些噴口既要足夠細,也要足夠堅硬以承受壓力,還不能太脆(否則在使用過程中容易損壞),同時還要求噴口內壁足夠平滑,以確保流體連續輸出。
![]()
這樣一來,就對設備精度、材料均勻性和加工環境的要求都極高,成本也隨之飆升,一個噴口動輒就是幾十美元、甚至是上百美元,而由于制造水平的限制,其效果也不夠理想。
除此之外,這些微型噴口的材料通常是金屬和塑膠,在其制造過程中,任何微小的誤差都可能導致材料流動不穩定、噴射方向偏移,甚至直接堵塞,而它們又無法進行后期修整,如果成型不理想,基本只能報廢,這很不環保。
實際上,此次研究的目的就是為了解決這個問題,與過去研究不同的是,此次研究采用了一個新的思路,那就是在大自然中的那些生物中,去尋找可以充當這類噴頭的微型管狀結構,比如蝎子的毒刺、蜜蜂的螫針、蛇的毒牙、植物的導管……等等。
![]()
在經過仔細對比之后,蚊子的嘴,或者更嚴謹的說,蚊子的口器最終“勝出”,研究人員發現,它們的口器足夠細、足夠直,還具備非常好的強度和韌性,并且其內壁也非常平滑,能夠讓流體極為順暢地通過。
所以從理論上來講,蚊子的口器,可以說是堪稱完美地符合了微米尺度的3D打印噴口所需要的條件。接下來,就是實驗階段。
在實驗過程中,研究人員選擇了埃及伊蚊作為供體,他們小心翼翼地取下這些蚊子的口器,并對其進行了清潔處理,然后在其外部加了一層類似于“外骨骼”的支撐材料,以避免它們在使用過程中變形或斷裂。
經過一系列精細操作之后,蚊子的口器就被做成了微米尺度3D打印噴口,接下來,研究人員將其安裝在特制的3D打印系統上,然后對其進行測試。
在測試工作中,研究人員利用這種噴口打印了多種微結構,例如規則的網格、復雜的圖案,還有可用于包裹細胞的微型支架,結果表明,其打印效果簡直是絕了。
![]()
在打印過程中,這種噴口能讓材料極為穩定地輸出,線條連續且均勻,表現得非常溫和,其打印精度可以輕松達到20微米(作為對比,目前市面上最細的人造噴嘴的精度約為35微米),并且出奇地堅固,能夠承受高達60千帕的壓強。
除此之外,這種噴口耐久度也高得令人吃驚,根據此次研究的測算,在打印參數控制精準的情況下,一個這樣的噴口,至少能夠持續工作14天之久。
研究人員表示,相對于那些需要高精尖實驗室才能制造出的人造噴口而言,這種噴口的成本幾乎可以忽略不計(因為蚊子在大自然中可以說是到處都是),并且其制造難度也不高,只要技術熟練,大概10分鐘就可以做一個,更重要的是,這種噴口性能更優越,還很環保,不會對自然環境造成任何不利影響。
![]()
所以可以預期的是,隨著這種技術的發展和進步,未來會有大量的蚊子被用于相關領域,它們的嘴除了會被做成3D打印噴口之外,也可能會有其他與之類似的用途。
不得不說,這是一件令人開心的事情,畢竟人類被蚊子危害了這么久,也該讓它們“還還債”了,你覺得呢?
參考資料:3D necroprinting: Leveraging biotic material as the nozzle for 3D printing,Science Advances, Issue 47,DOI: 10.1126/sciadv.adw9953
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.