DeepTech深科技▲从0到1的突破！麻省理工团队实现导电聚合物的“升维”制造( 二 ) 3D打印早已火遍全球。相较于传统的制造

二维向三维的跨越性突破
在利用导电聚合物打造各种元器件的过程中，赵选贺表示，采用3D打印的方法能在精度、造价和加工时间等方面较传统工艺有着明显提升。
据介绍，目前广泛使用的丝网印刷和喷墨打印技术只能打印二维元器件，无法打印三维多材料的元器件；同时，这两种制造方法加工精度较低，约为百微米级别，相比之下， 3D打印方法能将精度提高到十几微米，且未来这个精度还有取得进一步突破的可能；最后在时间上，传统加工时间可能需要几个小时甚至几天时间，现在仅需要几十分钟就能做出相同的器件。
除了丝网印刷和喷墨印刷，目前在导电聚合物的制造中也有高精度的制造方法——电子束蚀刻方法。
这种方法能够将制造精度提升到微米级，但由于工艺复杂且需要超净间，造价非常高昂。以神经探头为例，采用蚀刻的方法制造神经探头可能需要花费上千或上万美元。而赵选贺团队提出的方法能够将成本降低几个数量级。

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不过赵选贺强调，最关键的突破还是在打印3D导电聚合物方面实现了从0到1的突破。
不仅如此，这些3D打印的导电聚合物，还能和其他3D打印的材料，包括3D打印橡胶或是其他3D打印聚合物结合起来，形成一个多材料的3D打印器件，实现更多应用上的可能性。
3D打印柔性神经电极
为了验证3D打印导电聚合物性能，团队利用该材料打印出了一个细小的橡胶状电极，作为脑机接口应用中连接动物大脑和外部设备的神经电极，最细处宽度仅有10微米。这一尺寸让该电极可以从单个神经元接受电信号。
团队将电极植入到小鼠的大脑中，当小鼠在自由移动时，神经电极成功从单个神经元中接收到电信号。这一结果证明了该材料未来有望用在脑机接口实际应用中，作为神经电极的出色材料。

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图|神经电极
脑机接口是指在人或者动物脑部与外部设备间创建的直接连接通路，用来完成大脑与设备之间的信息交换，其中，侵入式脑机接口主要用于重建特殊感觉（例如视觉）以及瘫痪病人的运动功能。此类脑机接口通常直接植入到大脑的灰质。
但大脑是人类最脆弱的器官之一，而大脑植入物通常由金属和其他刚性材料制成，时间长了可能会造成损伤、炎症、引起免疫反应等，除了可能导致信号质量的衰退甚至消失，造成脑部损伤的结果更是难以接受。
而来自赵选贺团队的3D打印聚合物技术，可以轻易做出软性的神经探头，用在脑机接口方面上可以更加贴合大脑的形状，在更长时间里与大脑连接，同时减少刚性材料对脑组织带来的伤害。
“传统上，电极是刚性的金属，一旦发生振动，这些金属电极可能会损坏脑组织， ”赵选贺表示，试验结果表明我们可以使用柔性的材料作为神经电极取代刚性的金属。
“与此同时，这种探头还可以保持与金属电极相当的材料特性和功能。 ”赵选贺表示， 3D打印而成的导电聚合物的生物电学性能、与神经接触时表现出来的电学性能甚至比金属更好。
在赵选贺看来，对最新的研究成果来说，制作神经电极是一个非常具有代表性的应用场景，体现了既具有柔性又具有导电性的材料优势。
但他同时强调，这仅仅是一个用以证明材料性能的例子，并不是这项研究工作的主要方面，脑机接口也不是这一材料的唯一应用场景。
当导电聚合物能够通过3D打印制造各种具有高精度、三维的器件和结构时，它就比二维器件有更加广泛的应用前景，比如三维的电路、三维的传感器、三维的催化剂、三维的电池电极等，从二维到三维的突破为未来的各种器件提供了更多可能性。