文|陳根

近年來，要說在科技領域最火熱的項目，3D打印無疑占據一席之地。3D打印，又稱增材制造，是一種以數字模型為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

目前，3D打印已廣泛應用于航空航天、汽車、模具、電子、建筑、服裝等領域。隨著3D打印技術的日漸成熟，其在醫療方面也發揮著越來越不可忽視的作用。此前，已有研究人員利用患者自身細胞打印出替代耳朵的案例。近日，康科迪亞大學的研究人員開發了一種利用聲音將液體凝固成塑料的方法，這種3D打印方法可用于直接在人體構建醫療植入物。該方法被稱為直接聲音打印(Direct Sound Printing,DSP)。

光激活和熱激活反應在聚合物聚合或熔化/沉積的增材制造(AM)過程中占主導地位。現有的增材制造能源（光和熱）沒有充分利用化學潛力來控制參數。然而，超聲激活的聲化學反應提供了一種獨特的方式，其能將能量引導到正確的位置，并通過一個叫做空化的過程形成一個小氣泡，將從而使參數推到極限。

鑒于這種方法，研究中，科學家們先使用換能器來發送聚焦的超聲波脈沖，然后穿過一個腔室的兩側并進入其中的液體聚二甲基硅氧烷(PDMS)樹脂。這樣會產生超聲波場，使得快速振蕩的微觀氣泡在樹脂的特定位置暫時形成。

當氣泡開始振蕩時，內部的溫度會上升到大約15000開氏度，并且內部的壓力會攀升到超過1000巴（14504psi）。溫度和壓力的突然升高雖然只持續皮秒（萬億分之一秒），但也會導致樹脂在氣泡的確切位置固化。為了創建所需的形狀，換能器沿著預定的路徑移動，逐個像素地固化液體。隨后通過調整超聲波頻率的持續時間和所用材料的粘度，來控制物體的微觀結構。就這樣，聲空化在打印樹脂或樹脂混合介質中產生化學活性區域，實現從液體到固體的快速相變。

目前，相關研究成果“Direct Sound Printing”，已發表在Nature Communications雜志上。