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科技视点

3D打印全球首款礼服

不久前，在纽约艾斯酒店3D打印的长裙正式亮相了，这条看起来像编织的长裙是根据斐波那契数列的灵感创造出的，该长裙由17段组成，全部涂成黑色，并用13000个施华洛世奇水晶创造出流动形态的感觉。

很多人对3D打印技术已经不陌生，世界各地的时尚设计师正在努力尝试各种新的可能。比如眼镜行业，Tinkercad技术美工Pekka Salokannel在3D打印展上戴上自己打印的眼镜，深受观众欢迎。他说，只要确定适合的尺寸，在一个网站的指导下就可以完成这个过程，唯一的难题是要找到愿意给你安装镜片的配镜师。一般来说，尼龙材料是很好的选择。

连耐克也展示了首款采用3D打印技术的运动鞋鞋底。虽然这目前还是为专业运动员打造，据说它普及到市场的可能性相当大，且不会太远。

不远的未来，我们完全可以用电脑把自己想要的东西设计出来，然后进行三维打印，就像我们现在可以在线编辑文档一样。通过电子设计文件或设计蓝图，3D打印技术将会把数字信息转化为实体物品。

当然，这还不是3D打印的全部，3D打印最具魔力的地方是，它将给材料科学、生物科学带来翻天覆地的变化，最终的结果是科学技术和创新呈现爆发式的变革。

一台几乎可造万物的机器

不久的将来，连人体器官以及食物也可以打印了。

3D打印有望制造人造软骨。在康奈尔大学，我与丹尼尔·科恩、拉里·博纳萨3D打印了羊的半月板。首先，我们对羊的膝关节进行了核磁共振成像扫描并将图像数据形成一个设计文件。其次，我们从羊身上提取活细胞，并搅拌进医疗性水凝胶。最后，我们通过一个3D打印机打印头（相当于一个注射器）对凝胶混合物进行挤压。在后来的研究项目中，拉里3D打印出真正的人耳软骨，它的设计文件来自对外耳的光学扫描数据。3D打印机可以按照需求制作特殊的外科手术教学模型。打印的教学模型可以精心设计，模仿身体组织、器官设置完整部位的特点。在真正的生物打印成熟之前，医学院可以通过这种方式打印出“仿制”部位，不仅模拟了实物的外观和感觉，并且满足主要特征和病理需求。

未来家庭厨房里的私人厨师将会是一台3D打印机。此打印机与网络相连，等待接收电子邮件或短信指令，为你做一顿美食。3D打印的食品形状是否完整和外观是否诱人，关键在于分辨率。过去人们将分辨率和食物联系在一起时，往往强调他们对饮食精细程度的坚持。但在3D食品打印的新时代，专门谈论分辨率时，他们在说打印成品形状的完好程度。

当知识产权彻底失效时

与其他经历了技术快速发展得行业一样，3D打印行业也将遇到新的法律挑战和新形式的消费者安全和犯罪活动。法律变更的速度越来越慢，但技术不会坐等法律的改变。

技术越强大，可能出现的滥用情况就越新奇和深远。所谓DIY生产药品，打破了制作药物和化合物相对统一和一致的配方，它容许人们设计和生产自己的药物和强力的化学品，所以可能会导致监管噩梦的出现。

随着3D打印技术的发展，开源硬件许可使知识产权法和数字版权管理成为一个选择。本报综合报道

▲3D打印机

最近一段时间，“3D打印”这个词在媒体上出现的频率极高。如果有人告诉你，以后生产某些产品只需一张设计图纸及相关材料，不需要经过多道人手，你会动心吗？听到这里，你可能以为笔者在说故事，描述科幻电影中的场景，但事实的确如此，不管你信不信。你需要一把功能强大的锤子？你需要一双精致无比的鞋子？你需要给孩子准备奇异的玩具？你需要一顿精美的晚餐？只管打印出来就行了。

机器的上半部分是个半透明的罩子，有一排控制按钮，旁边是一台电脑。掀起罩子，左边立着四盒不同颜色的墨水，右边的工作区摆放研磨得很细的石膏粉末。工作时，这些粉末会一层层地被液态连接体也就是特殊胶水黏合，按照不同的横截面图案固化，一层层叠加，感觉像是在做蛋糕那样创建三维实体。一台小型的3D打印机，打印一个10厘米高的物体，大约需要5小时。现有的3D打印技术能够实现600dpi分辨率，每层厚度只有0.01毫米，想完美地展现头发丝还是很困难的，但是做小零件、模型绰绰有余。技术的发展和粉末很有关系，材料越细，每一层就更薄，做出来的东西精度就越高。

工业用的3D打印系统价格从1.5万美元左右起，最贵的要100多万美元。但是，普通的桌面3D打印机并不像大家想象的那么昂贵，原因是它采用了开源硬件Arduino。

第一代产品售价是4000元，只有一个喷头，只能打印一种材料；第二代产品正在内测中，安装有两个喷头，价格也不会过万。

>>>离我们多远

3D打印机并非天价

3D打印的全球首款礼服让很多人惊艳。

白光一照，你那生锈的28自行车就焕然一新

这就是逆转氧化！

创意科技

开启全新可再生能源时代

这里有廉价电催化剂！

只要用白光一照，你那生锈的老28自行车就能焕然一新，这种近乎YY小说的事儿是不是听着很不靠谱？但密歇根大学的科学家们发现，我们的确可以通过光线来逆转纳米级金属铜粒子的氧化过程，而且这一原理还可以用来改进一种重要化学物质——环氧丙烷的生产工艺，使其变得更加环保和高效。

“我们发现了一种新的物理现象，有着非常重要的潜在应用价值。”该研究的领导者，密歇根大学化学工程助理教授Suljo Linic说道。

纳米铜所具有的这种独特的摆脱氧原子的能力让它成为一种重要反应的催化剂，即氧分子与丙烯分子结合成为环氧丙烷的反应。环氧丙烷是一种十分重要的化学物质，可以用来制造多种塑料、化妆品和家居用品，比如防冻剂、油漆和绝缘泡沫。仅在美国，每年对环氧丙烷的需求量就高达240万吨，价值高达49亿美元。

但不幸的是，环氧丙烷的制造流程非常复杂，需要一系列的中间反应，而这会产生大量的冗余化学物质。通常，制造一吨环氧丙烯会伴随着两吨各种盐。如果有一种催化剂能够让氧与丙烯直接生成环氧丙烷，那么它就可以称得上是催化剂界的“圣杯”。在这之前，科学家也曾发现金属铜可以扮演这一角色，但又一不幸的是，铜自身也会与氧气反应生成氧化铜，而氧化铜是无法用来当催化剂的。

“金属形式的铜有着非常独特的电子结构，可以为氧气与丙烯的反应激活一条捷径。”本文的第一作者，密歇根大学研究生Marimuthu Andiappan说道。金属铜更“喜欢”让氧气与丙烯直接结合，而铜的氧化物却倾向于将丙烯分解为二氧化碳，或者只给其中一个碳原子加上氧分子，生成丙烯醛。

幸好，研究人员发现，只要稍微改变一下铜的原子结构，就能用光照逆转铜的氧化过程。他们将铜制造成直径约为40纳米的纳米粒子（大约是蛛丝的百分之一），然后加入了一些纯净的二氧化硅微粒，之后用其催化氧气和丙烯气体的反应。研究人员发现，在黑暗中铜会像往常一样发生氧化，只有20%左右的气体反应生成了环氧丙烷，但在五倍于阳光的白光照射下，铜粒子保持在了金属状态，并且将50%的丙烯气体催化成了环氧丙烷。

“就我们所知，这是人类首次发现光线可以用来逆转金属的氧化过程。”Andiappan说道。在光照下，氧化铜表面下方的铜粒子会聚集光线，并且释放铜原子中的电子，从而打破外层铜原子与氧原子的结合。而且，这一发现会让环氧丙烷的生产过程变得非常环保。“理论上说，我们只要通过镜子来增强光照强度就可以了。”Andiappan补充道。

“目前我们只进行了初步的探索。”Linic说，“可以预想，我们可以通过光照让许多用传统方法无法完成的化学反应发生戏剧性的变化。”果壳

研究人员拿着铜催化剂样本。

加拿大卡尔加里大学的两位研究者Berlinguette与Trudel最近取得了一个里程碑式的突破，他们发明了一种新型“电催化剂”，能够非常高效且廉价地将电能转化成化学能，也就是我们熟悉的水电解过程。

电催化剂，是用于在电解器中催化水分解为氢气与氧气的反应的一种特殊催化剂。这一反应生成的氢气可以存储并随时再次转化为电能，整个过程中唯一的副产品就是水，还可以被用来再利用，堪称是最为绿色的能源系统。研究人员表示，只需一个迷你冰箱大小的电解器和几升水，就能为一户人家存储和提供可再生能源，不再让太阳能面板和风力发电机发出的电能白白浪费。而且，电解器的工作中几乎没有任何碳排放。虽然电池也可以用来存储多余电能，但是相比氢来说，电池存储的效率相当之低，而且非常不环保。“氢在能源经济中所扮演的角色就是太阳能和风能的存储物。”Berlinguette说道。

但是，现有的电催化剂大多数都是用钌或铱之类的有毒稀有金属制造出的晶状金属氧化物，价格非常高昂。为了寻找一种廉价又高效的电催化剂，全世界的科学家们已经努力了许多年。

“这一突破给存储和再利用风能与太阳能提供了一个相对廉价的办法。Berlinguette说道，“对于实现大规模的清洁能源经济来说，我们的成果意味着非常重要的一步。”如果普通人也可以用上电解器，那么就可以将自家发的电或是在谷电时期买来的廉价电能存储起来留作后用，如果有余的话，你还可以在用电高峰时期把电“卖回”给电网。

目前，研究人员正在测试各种不同的催化剂配方，以求更加深入地理解这种非晶态材料，并找到最佳的催化剂，他们也在尝试利用纳米科技提高催化剂的效率。同时，他们还在制造一种“光电催化剂”，这种催化剂可以借助阳光来让电解器产生更多的氢。

Berlinguette和Trudel还将相关技术注册了专利，并建立了名为“FireWater Fuel”的公司，试图将他们的研究成果商业化，他们希望能在2014年让新型催化剂开始大规模商用，并在2015年让普通用户用上家用电解器。