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Carbon 3D：整個3D打印界都為之瘋狂

   Carbon 3D的創始人Joseph M. DeSimone雖然只是North Carolina State University一名普通的化學家，但是這并不妨礙他成為3D 打印界的名人。2015年，他在國際知名學術期刊《Science》上發表封面文章，并在文章中首次提出并展示了連續液體界面生產技術（CLIP），于是，整個3D打印界都抖了三抖。

（注：此兩圖展示的即為通過CLIP打印出的微型埃菲爾鐵塔等模型，這項技術可以打印尺寸從幾十微米至幾十厘米的部件。）

   CLIP將3D打印的速度提高了至少上百倍，使3D打印的工業應用又推進了一大步。其技術核心原理其實并不復雜。對于高分子專業的學生來說，它甚至顯得有些過于簡單。在自由基聚合過程中，采用一些光引發劑可以讓液態單體聚合而固化，而氧氣卻能抑制這樣的過程。所以，只要在空間上能控制光與氧氣的分布，就可以控制3D打印的過程。

   上兩圖即為CLIP中的核心部件。液態的樹脂存在樹脂池里，樹脂池下面是一個可透光并透氧的Teflon材質的窗戶。越靠近窗戶的區域，氧氣越濃，這些區域就無法進行光誘導的的聚合，即為聚合“死區”。這樣就會存在一個臨界的界面：界面之下永遠是液態，而界面之上，就會根據光照圖案的不同產生形狀各異的固體部件。同時將已經固化的部件拉起，原來固化的空間迅速被新的液態樹脂填滿，并連續重復著上述過程，所以，你就看到了文首動圖中在液體中“撈出”一個埃菲爾鐵塔，其實并不是“撈”。說白了，這就是一個在時間與空間上精確控制的聚合反應。

   Joseph M. DeSimone早就料到3D打印界會為他抖上三抖。所以，除了發文章，他還要發點財。至今為止，Carbon 3D吸引了Sequoia Capital、Google Ventures、Silver Lake Kraftwerk等多家投資機構的投資，總投資金額高達一億四千萬美元。

   下圖為Carbon 3D官網的宣傳視頻，炫酷唯美至極，感興趣的同學可以戳視頻。

Connora Technologie：碳纖維珍貴？那就讓它循環起來

   碳纖維是重要的工程材料。它外柔內剛，質量比金屬鋁輕，強度優于鋼鐵。在國防軍工與民用工程方面都是重要的物資。由碳纖維組成的復合材料能讓汽車與飛機更加輕量化。但是遺憾的是，因為沒有可靠的技術來回收這些寶貴的材料，如果汽車報廢的話，這些材料也跟隨著報廢掉了。

   技術難點在哪里呢？原來，碳纖維通常與熱固性樹脂復合起來使用，熱固性決定了它只可被加熱成型一次，因此復合物不可被重復加工。而將二者分離又不是那么容易，熱解也許是一種辦法，但是碳纖維也會受到破壞。Connora Technologie的首席技術官Stefan J. Pastine在師從著名高分子化學家Jean M. J. Fréchet時候就曾想到過一個絕妙的點子。簡單地說，就是將熱固性的樹脂變為熱塑性的。技術核心在于改變環氧樹脂的合成配方。將單體之一換成具有縮醛鍵的單體，縮醛鍵的存在使得最終的聚合物三維網絡具有酸降解的性質。因此，將碳纖維復合物投入到100℃的乙酸中，樹脂部分便被分解，從中過濾出的碳纖維便可重復利用。

   Connora已經得到了來Entropy Research Labs,Chemical Angel Network,Samsung Ventures的財政支持并進行著A輪融資。Connora也在積極尋找與運動器材生產商的商業合作，包括自行車架、帆板、滑板等生產商。

SLIPS Technologies：滑，所以才不會“污”

   你肯定有過下面圖里左邊的經歷：

   倒洗發香波、酸奶的時候，永遠會殘留在瓶壁上一部分，那能不能讓瓶子能像右邊的這種一樣干干凈凈呢？

   SLIPS Technologies團隊創始人之一Joanna Aizenberg發明的技術或許就能實現這個目標。2011年，她領導的學術小組在另一著名學術期刊《Nature》上展示了滑液注入式多孔表面（SLIPS）技術。利用此得到的材料史無前例地排斥多種液體，具有廣泛的“憎液性”。并同時兼具自愈合、抗結冰、抗高壓等多種優點。

   Aizenberg的靈感來自于豬籠草。這種熱帶食蟲植物，由于有著相當光滑的表面，昆蟲落在上面之后“刺溜”一下滑進植物體內而被淹沒和消化。Aizenberg就在材料表面重塑了與豬籠草一樣的微觀紋理結構。簡單說來，利用Teflon先制備一個多孔固體基底，并用含氟液體將其內外浸潤，由于特殊的物理化學即表面性質，含氟液體會牢牢地與Teflon結合，而其他液體又很難與之互溶或將其取代。外觀表現為這種表面極滑無比，稍有傾斜液體便會滑落。

   一滴血落在上面，效果果然拔群：

（注：同一個載玻片上分別有三種類型的表面以方便對比，上部為Aizenberg發明的SLIPS表面，中部為傳統Teflon材質的超疏水表面，下部為普通玻璃表面。可以看出SLIPS表面不受血液污染。）

   石油原油等高粘性液體，落在上面也是如此：

（注：該載玻片上的三種表面分布同上一動圖）

   即使表面被劃傷，表面能驅使的毛細作用會使得氟潤滑液迅速填滿被劃傷的縫隙，使得材料迅速自愈合，看起來完好如初：

（注：近側為SLIPS表面，遠側為普通超疏水表面）

   在寒冷的條件下，即使表面的水珠結冰，冰珠也依舊會滑落。

為了表明這種材料完全達到了豬籠草一樣的性質，研究者找來了一只螞蟻來證明：

除了“憎液”性，這種材料同樣排斥固體，表現為灰塵落在上面很容易被沖刷走：

此技術可以利用在多種場景里：如自清潔的窗戶、抗結冰的房頂、抗污染的船體涂層、抗沉積的生物器材等，應用前景極其廣闊。化工巨頭BASF非常看好這項技術，他們給予SLIPS Technologies 300萬美元的財政支持。二者也在積極合作，開發具有SLIPS涂層的熱塑性聚氨酯材料。

   下面是SLIPS Technologies的官方宣傳視頻，感興趣的請戳：

   以上僅僅是眾多化學技術創業公司的一些典型代表。雖然他們的技術足夠先進，但誰也不能保證他們會在商海的沉浮中永不沉沒。畢竟，絕大多數的初創公司都不一定能走到最后。不管怎樣，讓我們祝他們好運！只有越來越多這樣的企業的出現，我們才有理由相信，化學，會讓我們的生活更美好！

參考資料：

Tumbleston, J. R.; Shirvanyants, D.; Ermoshkin, N.; Janusziewicz, R.; Johnson, A. R.; Kelly, D.; Chen, K.; Pinschmidt, R.; Rolland, J. P.; Ermoshkin, A.; Samulski, E. T.; DeSimone, J. M., Continuous liquid interface production of 3D objects. Science 2015, 347 (6228), 1349-1352.

Wong,T.S.;Kang,S.H.;Tang,S.K.Y.;Smythe,E.J.;Hatton, B. D.; Grinthal, A.; Aizenberg, J., Bioinspired self-repairing slippery surfaces with pressure-stable omniphobicity. Nature 2011, 477 (7365), 443-447.