FAMU開創太空電子3D打印技術，消除對地球供應材料的依賴并實現按需制造
時間：2025-07-14 09:21 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2025年7月13日，來自佛羅里達農工大學 (FAMU)的研究團隊推出了突破性的太空3D打印技術，可以從根本上改變宇航員在長期太空任務中的生存方式，消除對地球提供的材料的依賴，并實現太空中的按需制造。這項開創性的工作由佛羅里達新墨西哥州立大學-佛羅里達南方大學工程學院化學與生物醫學工程系的拉馬克里希南（Subramanian Ramakrishnan）教授領導，已獲得美國宇航局 500 萬美元的資助，用于開發對未來太空探索至關重要的下一代材料。
拉馬克里希南說道：“想象一下，在執行太空任務時，隨著任務的進展，我們能夠打印傳感器、輻射防護罩，甚至功能性組織。這種能力可能會改變太空探索的模式，使任務更具可持續性，并能更好地應對不可預見的挑戰。”
△助理教授 Jamel Ali 和 Subramanian Ramakrishnan 教授。圖片來源：Scott Holstein。
空間制造材料
Ramakrishnan 的團隊正在開發名為 MXenes 的專用二維材料，以及金屬和半導體納米顆粒，以制造專為外星環境中的 3D 打印而設計的先進油墨。Ramakrishnan說道：“這些先進的墨水可用于打印各種設備，從檢測氣體和應變的傳感器，到天線、輻射屏蔽和柔性電子電路。它們對于用于太空任務的3D打印材料尤其重要。”這項研究代表著向太空制造（ISM）邁出了關鍵的一步，使宇航員能夠在軌道上生產他們所需的東西，而不是依賴從地球運輸的材料。
地外資源
最有前景的創新之一是利用月球和火星的土壤（即風化層）為未來的月球和火星任務制造專用的打印材料。這種方法將當地資源轉化為寶貴的建筑材料，有可能實現在其他星球上的可持續居住。參與這項研究的跨學科團隊包括來自佛羅里達農工大學生物系統工程系的Satyanarayan Dev、來自佛羅里達州立大學的 Richard Liang 和來自美國宇航局戈達德太空飛行中心的 Margaret Samuels。Ramakrishnan 表示：“太空3D打印系統具有關鍵功能，使我們能夠一步完成精確傳感器圖案的制造，從而確保高質量的設備集成和按需設計和制造。”
精密打印
研究人員開發了一種稱為電流體動力學（EHD）打印的創新技術，利用電場精確沉積納米顆粒，用于柔性電子傳感器應用。Ramakrishnan 說道：“通過將這種打印技術與激光固化技術相結合，我們可以快速制造傳感器，并加快制造過程。這種簡化的方法對于未來的太空任務至關重要，尤其是在國際空間站上執行任務時。”為了提升科研能力，FAMU通過美國國家科學基金會（NSF）額外70萬美元的資助，購置了一套先進的nScrypt 6軸3D打印系統。這套專用設備可以在曲面上創建復雜的設計，尤其適用于航空航天和醫療器械應用。拉馬克里希南說道：“我們正在試驗創新的油墨配方和技術。這些設備正在幫助我們為NASA生產全新且令人興奮的下一代傳感器。”
微重力下的生物醫學前沿
作為材料研究的補充，聯合主任兼助理教授 Jamel Ali 正在研究人類細胞如何在類似于月球和火星的微重力環境中自我組裝。Ali 的團隊研究 3D 打印組織在太空中的行為，以期對治療細胞擴增和再生醫學產生影響。他的合作伙伴包括佛羅里達州立大學醫學院的 Emily Pritchard 和杰克遜維爾梅奧診所的研究人員，并與 NASA 肯尼迪航天中心合作。
這項研究解決了在曲面上 3D 打印生物材料的獨特挑戰，應用范圍遠遠超出了太空探索，還擴展到可以造福地球上患者的醫療創新。
(責任編輯：admin)
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