佐治亚理工学院（亚特兰大）和其他两家机构的研究人员开发了一种新的 3D 打印方法，可以制造出可以根据热量永久转变为一系列不同形状的物体。该团队包括来自新加坡科技设计大学 (SUTD) 和中国西安交通大学的研究人员，他们通过打印形状记忆聚合物层来创建这些物体，每一层设计为在受热时做出不同的反应。
Jerry Qi，佐治亚理工学院乔治 W. 伍德拉夫机械工程学院教授。“这种新方法显着简化并增加了 4D 的潜力通过将机械编程后处理步骤直接结合到 3D 打印过程中进行打印，&rdquØ;佐治亚理工学院乔治 W. 伍德拉夫机械工程学院教授 Jerry Qi 说。 “这使得高分辨率 3D 打印组件可以通过计算机模拟设计、3D 打印，然后通过简单的加热直接快速地转变为新的永久配置。”
科学家报告了他们的4 月 12 日在美国科学促进会出版的《科学进展》杂志上发表了一篇题为“通过活性复合材料进行直接 4D 打印”的文章。该研究的副本可在 /10.1126/sciadv.1602890 下载。
该工作由美国空军科学研究办公室、美国国家科学基金会和新加坡国家研究基金会通过 SUTD DManD 中心。
他们开发新的 3D 打印对象是在该团队使用智能形状记忆聚合物 (SMP) 完成的早期工作之后进行的，该工作具有e 记住一种形状并在施加均匀热量时改变为另一种编程形状的能力，以制造可以沿铰链自行折叠的物体。 “该方法可以节省高达 90% 的打印时间和材料，同时完全消除设计和制造工作流程中耗时的机械编程，”Qi 说。
展示功能在新工艺中，该团队制造了几个浸入热水后可以快速弯曲或膨胀的物体——包括一个花瓣弯曲的模型，它的花瓣像真正的雏菊一样对阳光做出反应，以及一个可以膨胀近八倍的格子状物体其原始大小的倍数。
由佐治亚理工学院的一组研究人员创建的变形 4D 打印对象。“我们的复合材料在室温下有一种材料是柔软的，但可以通过编程控制内部应力，而另一种材料是坚硬的，”SUTD 博士后研究员 Zhen Ding 说。 “我们使用计算模拟来设计复合材料部件，其中硬质材料的形状和尺寸可以防止 3D 打印后软材料释放编程的内部应力。加热后，硬质材料会软化并让软质材料释放应力，这会导致产品形状发生变化——通常是戏剧性的变化。”
研究人员表示，新的 4D 物体可以启用一系列新产品功能，例如允许可以平放或卷起运输的产品，然后在使用后展开。最终，该技术可以使组件能够以精确定时的方式响应温度、湿度或光线等刺激，从而产生起搏结构、可展开的医疗设备、机器人、玩具和一系列其他结构。
“这项工作的关键进展是一种 4D 打印方法，该方法得到显着简化并允许创建高分辨率复杂 3D 可重新编程产品，”SUTD 教授兼 SUTD 数字制造和设计中心主任 Martin L. Dunn 说。 “它有望实现跨生物医学设备、3D 电子产品和消费产品的无数应用。它甚至为产品设计的新范例打开了大门，其中组件从一开始就设计为在服务期间采用多种配置。”
这项研究得到了美国空军办公室的支持科学研究、国家科学基金会和 SUTD 数字制造和设计中心，并得到新加坡国家研究基金会的支持。
“神经元读取”纳米线旨在开发治疗药物t 神经系统疾病
由加州大学圣地亚哥分校（UCSD；圣地亚哥）的工程师领导的团队开发出可以详细记录神经元电活动的纳米线。新的纳米线技术有可能成为未来筛选神经系统疾病药物的平台，并使研究人员能够更好地了解单个细胞如何在大型神经元网络中进行通信。
“我们正在开发加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院电气工程教授兼该团队的首席研究员 Shadi Dayeh 说：“这些工具将使我们能够更深入地研究大脑如何工作的科学。” p3">“我们设想这种纳米线技术可以用于干细胞衍生的大脑模型，以确定最有效的神经系统疾病药物，”Conrad Prebys 化学基因组学中心细胞生物学主任 Anne Bang 说。小号anford Burnham 医学研究所。
该项目是 Dayeh 和 Bang 实验室、加州大学圣地亚哥分校的神经生物学家以及新加坡南洋理工大学和桑迪亚国家实验室的研究人员共同努力的成果。该研究小组于 4 月 10 日在 Nano Letters 杂志上发表了其工作。
研究人员可以通过测量离子通道电流和细胞内细胞内的变化来揭示有关神经元健康、活动和对药物反应的细节电位，这是由于细胞内外离子浓度的差异。最先进的测量技术对微小的电位变化很敏感，并提供具有高信噪比的读数。
“现有的高灵敏度测量技术无法扩展到体外培养的 2D 和 3D 组织样结构，”Dayeh 说。 “可以快速测量纳米级技术的发展神经元细胞网络的微小潜在变化可以加速中枢和周围神经系统疾病的药物开发。” Dayeh 实验室开发的纳米线技术是非破坏性的，可以同时测量多个神经元的潜在变化——具有当前最先进技术所达到的高灵敏度和分辨率。
该设备由密集排列在一个小芯片上的硅纳米线阵列，芯片上有涂有二氧化硅的镍电极引线图案。纳米线在不损坏细胞的情况下刺入细胞内部，并且足够灵敏，可以测量幅度为几分之一或几毫伏的微小电位变化。研究人员使用纳米线记录了从小鼠身上分离出来的、源自人类诱导多能干细胞的神经元的电活动。这些神经元在与 nanowi 连接时存活并继续发挥作用至少六周体外重新排列。该技术正在申请专利。
Dayeh 指出，该技术需要进一步优化以用于脑芯片药物筛选。他的团队正致力于将该技术的应用扩展到心脏疾病的片上心脏药物筛选和体内脑图谱，由于研究人员需要克服重大的技术和生物学挑战，这还需要几年的时间。 “我们的最终目标是将这项技术转化为可以植入大脑的设备。”
团队将争夺 500 万美元的 IBM Watson AI XPRIZE
XPRIZE（洛杉矶）宣布，来自 22 个国家/地区的 147 个团队将在耗资 500 万美元的 IBM Watson AI XPRIZE 中取得进展，这是一项为期四年的全球竞赛，旨在开发和展示人类如何与强大的人工智能 (AI) 技术协作以解决问题一些世界上最大的挑战。
这是 XPRIZE 的第一次“公开”竞赛，参赛团队定义了自己的目标，并将创建 AI 应用程序来解决人类面临的一些最紧迫的挑战。竞争团队旨在开发 AI 以解决多个领域的问题，一些团队专注于可能跨越这些领域的解决方案，或挑战有关 AI 的基本假设，包括专注于在 AI 中编码人类道德、为 AI 灌输人类社会规范的团队，以及用于理解人类情感线索的 AI。
其他一些团队将专注于特定领域的解决方案，例如健康和保健；学习和人类潜能；文明社会;空间和新领域；住所和基础设施；能源和资源；和行星和环境。 IBM Watson AI XPRIZE 的独立专家小组验证了将进入下一阶段的团队。团队来自美国、加拿大、澳大利亚、巴巴多斯、中国、捷克共和国、厄瓜多尔、法国、德国纽约、匈牙利、印度、以色列、意大利、日本、荷兰、挪威、波兰、罗马尼亚、西班牙、瑞士、英国和越南。如需更多信息，请访问 ai.xprize.org。
TechFront 由高级编辑 Patrick Waurzyniak 编辑。
