3D打印肌肉組織修復肌肉缺損

供稿人:趙庭澤 連芩 賀健康

華中科技大學材料科學與工程學院柳林教授課題組的張誠等人，開發(fā)出一種新型超音速熱噴涂3D打印(簡稱TS3DP)技術(shù)，該技術(shù)將微尺寸玻璃粉輸送到HVOF槍中并通過燃氣和氧氣混合物的點燃燃燒而部分熔化，然后將半熔融顆粒以超聲速度朝向基板表面投射并壓平成良好粘合的玻璃狀薄片，具體的工作原理:如圖1所示。

此技術(shù)利用粉末表面熔化以及超音速沉積作用，克服了激光3D打印技術(shù)引起的高溫度梯度以及熱影響區(qū)等限制，在大氣環(huán)境下成功制備出超大尺寸，高致密度（99.7%），近乎100%非晶相，且具有良好斷裂韌性的Fe基非晶合金，圖2為利用該技術(shù)打印的復雜構(gòu)件。該技術(shù)可極其方便地添加任意比例的第二相，制備力學性能更有優(yōu)異的非晶基復合材料。研究發(fā)現(xiàn)，該非晶合金及復合材料具有優(yōu)異斷裂韌性主要歸因于熱噴涂產(chǎn)生的扁平狀層間結(jié)構(gòu)，阻礙裂紋貫穿性擴展，從而提高材料的斷裂韌性。在此基礎(chǔ)上，輔以預制模板，就可以打印出形狀較為復雜的三維非晶零件。相比于傳統(tǒng)激光3D打印技術(shù)，TS3DP技術(shù)具有更高的3D打印效率（是激光3D打印的4-10倍）。

圖1 ：熱噴涂3D打印技術(shù)原理示意圖以及大尺寸Fe基非晶合金及復合材料樣件

圖2：采用模板輔助熱噴涂3D打印技術(shù)制備的形狀復雜的非晶合金及復合材料構(gòu)件

參考文獻：
Zhang C , Wang W , Li Y C , et al. 3D printing of Fe-based bulk metallic glasses and composites with large dimension and enhanced toughness by thermal spraying[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2018:10.1039.C8TA00405F.

供稿人:趙庭澤 連芩 賀健康供稿單位：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室