体积3D打印技术的最新进展，生物3D打印这次发Nature reviews materials！

       3D打印技术以其高设计自由度、快速原型制作、减少材料浪费、降低生产成本、提高生产效率、多功能材料和多材料打印、减少工具和模具需求、提高产品质量、促进创新、可持续性、医疗领域的独特优势、教育和培训、空间探索和远程制造、艺术和文化创意产业以及供应链优化等优点，正在改变传统的制造方式，并为各行业带来新的机遇和挑战。随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，3D打印将在未来发挥更加重要的作用。
        在近一年时间内，3D打印发文涵盖了多篇Nature、Science的正刊和子刊，以上是列举出来的部分研究成果，主要包含的领域包括：
材料科学：3D打印技术用于制造具有特殊性能的材料，例如具有高弹性和韧性的可打印弹性体，以及通过界面结合增强的热电冷却材料。这些材料在工程和工业应用中具有潜在的价值。
      生物医学工程：3D打印在生物医学领域的应用包括制造用于研究的人体器官模型，如阴茎模型，用于研究勃起功能障碍和恢复性功能。此外，还包括制造用于药物测试和疾病模型构建的生物打印活细胞结构。  
       纳米技术：3D打印技术在纳米尺度上的应用，如自由空间直接纳米尺度3D打印金属和合金，通过双光子分解和超声快速捕获实现。这种技术在纳米制造和纳米材料研究中具有重要意义。

热电材料：3D打印技术用于制造热电材料，这些材料能够将热能直接转换为电能，或反之。通过3D打印，可以设计和制造具有优化热电性能的材料结构。

化学物理：3D打印技术在化学物理领域的应用，如可重构的水凝胶3D打印，具有自适应双锁功能。这种材料在软机器人和智能材料领域具有潜在应用。
      材料行为研究：3D打印技术用于研究材料的动态行为，例如通过3D打印制造的液态晶体弹性体的普适化驱动行为。这种研究有助于理解材料在不同条件下的性能。
       聚合物网络：3D打印技术用于制造高度纠缠的聚合物网络，这些网络在材料科学中具有重要应用，如制造具有特定机械性能的塑料和复合材料。
       微流控和光学元件：3D打印技术在微流控和光学元件制造中的应用，如制造微流控设备和光学元件。这些元件在生物医学研究、化学分析和光学系统中具有重要用途。

        这篇文章是一篇由荷兰乌得勒支大学Riccardo Levato团队关于体积3D打印技术的综述文章，标题为《The road ahead in materials and technologies for volumetric 3D printing》，发表在《Nature Reviews Materials》上。文章详细介绍了体积3D打印技术的最新进展，包括材料化学、工艺工程、硬件和计算技术的进步，并探讨了该技术在光学、光子学、软体机器人和生物打印等领域的应用前景和未来发展方向。

1.主要内容：

体积3D打印技术的两大类别：基于光的体积3D打印技术（VAM）和基于声的体积3D打印技术。图中具体介绍了多光束叠加打印、层析打印、光片打印、单体直接声打印、深穿透声学体积打印以及全息直接声打印等技术的工作原理和特点。这些技术通过不同的方式利用光或声能量，在材料体积内实现精确的化学反应，从而快速制造出三维结构。每种技术都有其独特的优势和应用场景，例如光片打印利用光片和正交投影的交点实现材料的交联反应，而声学技术则利用聚焦超声波实现材料的固化。   

以时间线的形式总结了体积打印技术自2017年以来的主要突破和未来几年的预期发展。图中列出了多种体积打印技术，如多光束叠加、层析打印、光片打印、声学打印和超声全息技术等，并标注了每种技术首次被展示的时间点。此外，还预测了未来的发展方向，包括利用磁场、微波、X射线等其他物理场进行体积打印，连续生产、材料化学感知打印、全息体积打印、新型光正交化学、人工智能和成像驱动的计量学和打印技术等。这些里程碑和发展方向展示了体积打印技术的快速发展和广阔的应用前景。  

展示了体积3D打印中使用的树脂材料的关键成分，包括引发剂、构建块和添加剂。引发剂是将不同刺激（如光和声）转化为化学反应的关键分子，常见的有单色光引发剂、双色光引发剂和声引发剂。构建块包括单体、交联剂和（生物）聚合物，它们在打印刺激下发生化学反应，形成交联聚合物网络。添加剂则用于改善形状保真度和分辨率，例如流变调节剂、折射率匹配剂和对比度增强剂。这些成分共同作用，使树脂能够在体积打印过程中实现精确的化学反应和结构形成。

      通过示意图展示了体积打印技术在不同领域的应用潜力。图4a展示了体积打印技术在制造陶瓷、玻璃和光学元件方面的应用，这些材料通过光聚合有机网状结构，然后在烧结步骤中成型。图4b展示了体积打印技术在软体机器人和自由移动部件制造中的应用，利用软材料和设计自由度制造具有复杂几何形状和功能的软体机器人。图4c则展示了体积打印技术在生物打印领域的应用，包括生物打印活细胞、生物分子图案化和工程化活材料等，这些应用展示了体积打印技术在生物医学领域的巨大潜力。
全文总结：
     本文综述了体积3D打印技术的最新进展，涵盖材料化学、工艺工程、硬件和计算技术等方面。体积3D打印通过光或声场在材料体积内直接制造三维结构，克服了传统逐层制造的局限性，实现了快速、无层制造。文章详细介绍了多种体积打印技术，如光学层析打印、光片打印和声学打印等，并讨论了这些技术在光学元件、软体机器人和生物打印等领域的应用前景。此外，文章还探讨了未来发展方向，包括硬件和计算技术的进步、多材料和多技术制造的可能性，以及新材料设计的重要性。总体而言，体积3D打印技术具有广阔的应用前景，有望推动多个领域的创新和发展。   

参考资料：
https://doi.org/10.1038/s41578-025-00785-3