想了解3D打印，从这十篇综述开始

【前言】

3D 打印技术是一种最先进的增材制造技术，由于其具有高的生产制造效率、可量产能力、低成本以及复杂性等能力，在先进制造材料开发方面已经引起了企业界和学术界的高度关注。这种技术不仅仅可以加工具有三维立体结构的器件，而且可以用于多材料、多功能集成器件的制备。因此，应用 3D 打印技术进行研究已经成为了研究的热点。本文将从以下四个方面分别介绍多篇经典综述，希望能够使读者快速了解 3D 打印技术在各个领域中发挥的作用。

1、3D 打印技术方法

3D 打印技术包括多种方法，例如光固化成型技术、熔融沉积成型法、墨水直写技术、立体平版印刷法、喷墨打印、选择性激光熔化技术、选择性激光烧结技术等。随着 3D 打印技术的快速发展，涉及领域也进一步扩展，目前已经成为研究的热点方向。 Martin Pumera 等人 2016 年在Chem. Soc. Rev. 杂志上发表了关于光固化成型式、挤出式成型、粉末基式成型等 3D 打印方法的研究进展。¹2017 年 Rolf Mülhaupt 在 Chem. Rev. 杂志上发表了关于平版印刷、数字光处理、多光子聚合等 3D 打印方法的发展趋势。²

图1.3D 打印技术方法

2、3D 打印材料

2017年，Tomaso Zambelli 等人在 Adv. Mater. 杂志上发表了关于 3D 打印技术制备金属的综述，总结出各种 3D 打印技术制备微米尺度上的金属结构，并且结合了多种 3D 打印方法制备金属化过程，多步骤的方法非常适用于各种应用程序。一旦微金属增材制造成功，它们将能够制备出更复杂的几何形状和材料结构。³Shlomo Magdassi 等人 2018 年在 Adv. Mater. 杂志上发表了关于 3D 打印 3D 水凝胶、响应光聚化合物材料和陶瓷材料的进展。⁴同年， Tawfique Hasan 等人在 Chem. Soc. Rev. 杂志上发表了关于二维材料的 3D 打印，具体阐述了 3D 打印石墨烯、石墨炔等二维材料的具体打印过程和应用前景。⁵

图2.3D 打印金属材料

图3 . 3D 打印聚合物基陶瓷材料

图4 . 3D 打印二维材料

3、3D 打印结构

William B. Carter 等人 2016 年 在 Annu. Rev. Mater. Res. 杂志上发表了关于3D 打印各种结构的综述，其具体的阐述了结构材料领域的现状，复杂结构的获得可以应用在众多领域。

图5 . 3D 打印结构

4、3D 打印的应用

3D 打印技术已经应用在社会中各个领域，例如在化学工程和催化技术领域可以用作结构化催化剂、搅拌机和反应堆，组织工程和药物输送，生物应用以及能源领域等。^7-10Rob Ameloot 及其合作者在 2018 年 Chem. Soc. Rev. 杂志上论述了计算机辅助技术结合 3D 打印技术在化学工程以及催化领域的应用。通过绘制计算机模型设计化学反应器以及结构催化剂，应用 3D 打印方法制备出来⁷

Xuan-Ming Duan 课题组在2015年 Chem. Soc. Rev. 杂志上发表了题为“Two-photon polymerization microfabrication of hydrogels: an advanced 3D printing technology for tissue engineering and drug delivery”的综述，其主要论述了通过 3D 打印策略制备的水凝胶，并将其用于组织工程和药物输送。 3D 打印技术不仅可以制备具有三维结构的水凝胶，而且可适用于多材料的微制备，因此其在医学上具有广发的应用前景。⁸2018年，Steven D. R. Christie 等人在 Nat. Rev. Chem. 上综述了 3D 打印技术(光刻技术和喷墨打印技术)在生物领域的应用，列举了 3D 打印的诸多方法，并进行了展望。⁹Liangbing Hu 等人 2017 年在 Adv. Mater. 杂志上发表了关于3D 打印碳基材料在能源存储领域的应用。重点阐述了以石墨烯以及氧化石墨烯作为电极活性墨水材料，通过 3D 打印墨水直写技术构造微纳结构，并且将其应用在电池以及超级电容器储能器件上。除此之外，研究者还对 3D 打印技术在其他领域的发展进行了展望。¹⁰

图6.3D 打印技术在催化领域的应用

图7.3D 打印反应器

图8.3D 打印技术在能源领域应用

3D 打印技术逐渐的进入到了社会的各个领域，其在构造复杂结构以及可规模化等方面具有绝对优势。篇幅所限不详细讨论。综上，本文简单介绍了数篇3D 打印技术在各个领域的重要综述，希望读者朋友能从中获得一些帮助，对3D 打印技术有一个简单的认识了解。

【参考文献】

1 Ambrosi, A., Pumera, M. 3D-printing technologies for electrochemical applications. Chem. Soc. Rev., 45, 2740-2755, DOI: 10.1039/c5cs00714c (2016).

2.Ligon, S. C., Liska, R., Stampfl, J., Gurr, M., Mulhaupt, R. Polymers for 3D Printing and Customized Additive Manufacturing. Chem. Rev. 2017, 117, 10212-10290, DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00074 (2017).
3 Hirt, L., Reiser, A., Spolenak, R., Zambelli, T. Additive Manufacturing of Metal Structures at theMicrometer Scale. Mater. 29, 1604211-1604240, DOI: 10.1002/adma.201604211 (2017).

4 Layani, M., Wang, X. F., Magdassi, S. Novel Materials for 3D Printing by Photopolymerization. Adv. Mater. 30, 1706344-1706350, DOI: 10.1002/adma.201706344 (2018).

5 Schaedler, T A., Carter, W. B. Architected Cellular Materials. Annu. Rev. Mater. Res. 2016. 46:187–210, DOI: 10.1146/annurev-matsci-070115-031624 (2016).

6 Hu, G. H., Kang, J., Leonard, W. T. N., Zhu, X. X., Howe, R. C. T., Jones, C. G., Hersam, M. C., Hasan, T. Functional inks and printing of two-dimensional materials. Chem. Soc. Rev. 47, 3265-3300, DOI: 10.1039/c8cs00084k (2018).

7 Cabrera, C. P., Achille, C., Kuhn, S., Ameloot, R. 3D printing in chemical engineering and catalytic technology: structured catalysts, mixers and reactors. Chem. Soc. Rev. 47, 209-230, DOI: 10.1039/c7cs00631d (2017).

8 Xing, J. F., Zheng, M. L., Duan, X. M. Two-photon polymerization microfabrication of hydrogels: an advanced 3D printing technology or tissue engineering and drug delivery. Chem. Soc. Rev. 44, 5031-5039, DOI: 10.1039/c5cs00278h (2015).

9 Capel, A. J., Rimington, R. P., Lewis, M. P., Christie, S. D. R. 3D printing for chemical, pharmaceutical and biological applications. Nat. Rev. Chem. 2, 422-436, DOI: 10.1038/s41570-018-0058-y (2018).

10 Fu, K., Yao, Y. G., Dai, J. Q., Hu, L. B. Progress in 3D Printing of Carbon Materials for Energy-Related Applications. Adv. Mater. 29, 1603486-1603505, DOI: 10.1002/adma.201603486 (2017).

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