用于多维自适应制造的平面电动机
我这个产品说白了就是一个生产线。传统的生产线是什么样的？基本上是有两部分组成，一部分就叫做工作站，它做一件事情。这一件事情做完之后，通过传输装置传输到另一站，做另外一个事情。就是说任何一个东西的生产，它能有几十步、或者上百步、上千步组成。那么一个站，它就干一件事情。比如说涂一个胶或者装一个螺丝，或者装一个器件，或者是装一个玻璃什么。比如手机的生产，他就这样一步一步。就这么一一的线性排开。这是传统的，基本上是工作站和工作站之间的传输，沿着一个固定结构进行下去。这个东西非常行之有效。自从亨利福特发明以来，非常有效，大大提高了生产效率，基本上先当现在的生产都是按照这个方式进行的，生产线是线性的。抽象来说就是这样，P（Processing station）就是处理的站，一步一步大概逻辑结构上就是这样的。一步一步通过传输装置T（Transfer）传到下一步。一步一步进行，一直到完事。比如这是以六步作为一个例子，实际中可能上百步、上千步都有可能。大部分的工业生产都是这么进行的。
那么现在的 MarketTrent制造面临一个什么问题？就是咱们中国人根深蒂固的观念，总有一个矛盾，人民群众不断增长的物质文化需要和落后的生产之间的矛盾，这永远是矛盾的，人民的要求永远是更高的，那么对于制造生产来说永远会提出更高的要求。
那么现在制造面临的问题是什么？
产品的制造周期非常短。不像过去了，一个东西制造几十年都是这样的，现在没有这个东西了。比如说手机可能就是几个月，那就必须要更新换代了。所以说，对生产的设备，就要求它非常灵活。不能我有这么一套生产线，生产了几个月，下一个月换代了我就全都扔掉，这是非常浪费的，也是非常不符合实际的，那么要求你怎么办？
同一条生产线，三个月前生产一个东西，生产一个产品，那么三个月之后能够非常灵活的进行改变，能生产另外一种产品，这就是柔性。
另外一个问题，一个要求就从 Mass production to Mass consumerization，就是从大规模生产到大规模订制化。因为生产这个东西，过去 Mass production解决了一个产品效率的问题，而且大大降低了成本。但另外同时，现在很多产品都需要大规模的订制化。大规模订制化概念是什么？就是说我每个人订的产品都是不一样的，我不要求千篇一律，全世界人都买同样的东西，每个人买的东西都不一样。过去的生产是没法满足这一要求的，因为你要么就生产一样的东西，可以非常高效率的生产。每个人都不一样，生产工厂来说它是接受不了的。随着科技进步，从数据来讲，客户订制化的数据，比如说每个人的偏好、或者说他所需要的需求，这个数据通过京东、阿里可以立刻送到工厂。每个人要求是什么？这是这个信息技术已经完全可以得到，但是工厂是handel（处理）不了的。你告诉我你要这样的、他要那样的。我收了100个订单，每个人的订单都不一样，我是处理不了的。所以说，这个也对生产的柔性提出要求，那么将来的生产方式就同一条生产线，同时生产几千种各种各样的产品，每一个都不一样。每一个都是单件，每一件都是unique的，那么这就是将来的需求。
还有一个是low volume high mix。low volume high mix也很多，生产也是这样的。就是说它生产的东西都不多，可能每天订单的需求都是不一样的，就是说我对同一条生产线上每一个东西生产的数量都很少，这可能介于大规模订制化和大规模生产之间，每个都订单都很少，但是我投东西比较多，样数比较多，我必须有同样的生产线。比如说我一天我对生产线要求提供100种不同的产品，每个产品的数量都不多，我不能建100条生产线来对应这样的制造需求，那么这个也需要产品线的柔性。
另外一个需要可扩展性，比如说我扩展一些生产的过程。一个月前我定了一个生产线生产一个东西，那么之后我产品进行改变了，我不会重新制造我的生产，改变我的生产线。那么我就需要怎么能够生产线能够自动的灵活的适应不断变化的需求。客户的需求可能每天都是在变的，而且我建一条生产线，这是很大的一笔投资，我今年建好了之后，我必须五年之后还能用。但是我建生产线之后五年之后生产什么我都不知道，因为我可能就是两年之后，开发出来的新产品，我必须生产线能够适应，就说我生产线如何能够不断的适应不断变化的需求，而这个需求是制造厂商自己都不知道的，而且客户的需求是不断变化的。
那么如何解决这个问题？那么，对应于前面线性来说，这已经不叫生产线了，应该叫生产面。
我还有若干的处理 站Processing station，比如P1到P6，但是之间流程是随时变化的，因为每个产品不一样，它走的流程是不一样，比如说一个产品，他根据订单需求，可能从P1之后到P5他就完事了，就出去就离开了，不需要一块儿排队。那么另外一个可能P23456，然后再绕回来再做一些复杂的处理，就是说生产flow不能是机械化的千篇一律，所有人都干一件事情，那么就是说能够适应随时的改变，每一个零件的生产的工作流程都是不一样的。如何来解决这个问题？那么现在就会提出越来越多这样的要求。
为了解决这样的要求，我自己已经在这方面做了20年，那么做了一个解决的要求，不再用传统的传输线，而是用这个叫：一个平面化的生产。已经不是生产线了，是一个生产面。每个东西走的时候，它不是说沿着一条线走，不是像火车一样，我只能在固定导轨上走，而是可以在平面上任意走，随时随地任意走，能够以任何的路径根据客户的要求进行走。
那么我的每个工作站可以随机的放置，全部是数字化设计的，我说哪儿这个Processing station是什么，我就可以随时规划流程。每一个零件的传输规划流程全部是由软件控制的，整个生产的驱动不是一个刚性的生产线的概念，而是一个全面数字化的、根据软件驱动的这么一个生产流程。
好吧，那么说了这么多比较抽象，大家看看视频。这是我们在三年前，产品刚上市的时候推出的展示，就是说将来的生产线是什么样的。每一个东西的传输都是可以任意的，在平面上随便走，怎么走都可以。任意的就是说在平面上任意走，但实际上它在上面是悬浮的，它不是接触的，它在面面飞，它没有传统的导轨，比如说像火车导轨这样的概念。它是在上面飞的，也没有接触，也没有摩擦，也不产生污染，也没有磨损，寿命也会很长，而且还提供了极大的灵活性，做各种各样的概念，能够走不同的路径，都可以随便的更改。它还可以上下走，这能看出来它是飞的，你看这上面它可以上下走，而且可以他可以进行俯仰，像飞机一样进行俯仰操作，而且它可以左右摇摆，都可以的。大致的概念。我们这个技术跟为了适应将来的要求，我们做的一些工作。
那么同时为了响应社会这次活动的主题是中奥科技交流会，所以说我们在几年前就开始跟奥地利的工业伙伴展开合作，那么我现在介绍一个B&R automation，它是一个奥地利的公司，大概也有十几亿欧元的营业额，在奥地利可能也算不小的公司了，他在阿尔戈斯伯格（Eggelsberg）就是在奥地利北部的一个一个地方，但是公司并不小。他现在是我们的全球的销售合作伙伴，他开始在全球销售我们的产品。这是他在做的一些marketing，实际上是我们的产品是一模一样的。你看他做的介绍的宣传，ACOPOS 60他是用他们的品牌，用我们打上他的商标，他在销售，实际上这是我们的产品，都是我们设计制造的。
可能看视频可能大家这个概念清楚一点，我们现在的产品用到全球的各个行业、领域都有，比如说食品、饮料，制药、半导体、 Consumer electronics——像国内的主要的手机制造商都是我们的客户——、cosmetics化妆品、医疗器械，还有实验室的自动化以及汽车的一些零部件都有。现在我们销售的地方，比如说像中国地区大陆台湾都有，像南朝鲜、日本在亚洲，那么在北美、加拿大和美国的都有，在欧洲有像比如说德国、意大利、奥地利、瑞士，这些都有我们的客户。
我们这个特点就是说一个灵活性。灵活性就是说它这个产品可以任意走，走出任何形状的，就是说很多一些process的这些处理，一些像机器人都可以替代掉。还有本身它是磁悬浮的，是可以防水这些都可以进行往上的operation。
还有多自由度，有6个自由度。它不需要维护，因为它本身没有摩擦磨损，这些东西不需要润滑，没有维护。它有内在的一些智能性，一会我可以展示一下。非常精确，它各个方向的精度都达到一个微米，而且同时我们有多种尺寸，比如说一共有11种尺寸，现在为止。而且非常好用这个东西。
大概就是这样，现在我正好办公室有一个实物，我给大家展示一下。同时我现在共享的是我一个计算机的操作界面。固定的这部分它叫定子，是固定的不动的。上边的东西是动子，动子放在上面，它就自动识别出来了。
控制很简单，这就开机，(动子)这就是起来了。我给你看一个侧面的视频，你可能看得清楚一些。侧面，一开机你看它就蹦起来了。我再放一个，（软件界面）还要出现一个。
这个东西很好用，比如说很简单的命令，只有一个线性运动的命令。比如说二号去哪儿，把它的坐标一输入，比如说去60、60，它就去那了。
那么一号比如说去30、60这地方，它到这儿了。那么你还可以做一些比较变态的，比如说二号我让它去40、20。我让他直接穿过去，穿过去怎么办？我让它沿着直线走，实际上他并没那么傻，他在撞之前他会停下来的，比如说一号正在做一件什么事情，一号做完了它会自动走。比如说一号我再到另外一个地方，一号一走，二号会自动继续走的。那么实际上它还可以自动驾驶，这可能跟你们第一次主题有关系，比如说一号二号我不需要告诉他怎么走， autodrive自动走。自动就比如说，一号到420、120。preview这个阴影就显示的目标位置。二号到300、120。二号要到这一号到这，那肯定也不能直接走，会撞的，但它会自动解决这个问题，它会自动让或者让它俩交换位置。它俩互相交换位置，比如说二号一号，一号到二号的位置上去。这样就它俩互相换，你不需要告诉他怎么换，它自动会figure out。这样可以展示一个demo。
这个是在绕圈。现在他是在上下走，我给你看一下测试图。它是边走边上下蹦，边走边一会高、一会低，在 translation的时候，它可以不断的扭转，都可以进行组合，大致就这么个意思。
先看大家有什么问题，因为可能大家的需求也不一样，兴趣点也不一样，就是说你们感什么兴趣时间，您想知道什么或者是问的，可能更加有针对性一些。
如何固定部件在磁悬浮模块上？
这个很简单，它(动子)这上面实际上有大量的螺丝孔。这个螺丝孔你可以把一些夹具或支具固定在上面，就可以固定了，可以装上的东西。
负载多少？
我们有大的有小的，这就像是高速公路上它有小车、也有卡车、也有客车是吧？小的是0.6公斤，我看一下我们网站：planarmotor.com。可以展示一下，我们这是有十几种产品，最小的是120×120，比较小的0.6公斤，那么大的是14公斤，450×454。就是有十几种尺寸，有大的有小的取决于不同的用途。
无线辐射大吗？
跟手机一样，它没什么辐射。
驱动力？
驱动力是底部，底板内部持续变化，它驱动力是这样产生的，就是说运动的部分动子它本身就是永磁铁，那么在定子上面有大量的线圈，各种各样的线圈，那么这线圈跟磁场进行运动就会产生推力。怎么变化推力是因为上面有大量的线圈，线圈不动，不断的激励，不同的线圈有不同的幅度来激励，根据不同的需求，所以产生这个工作所需要的推力，它是不断变化的。
如果负载中心不在中间可以吗？
可以没问题的，就是你这个偏了也没有关系。我现在可以给你展示一下。你看给它放上这个东西，我给它放偏了，你看着茶杯上偏了是吧？我故意放偏放到一个角上，它也不会变的，它也是一个样，你放中心也没有关系，你放上去了它也没事，它会自动感知这个上面的负载，而且负载自动进行平衡，你放偏也没有关系，你看我上边故意给它放偏，他也没有关系，它还是1.000。
信息传输方式是什么？如何实现一微米定位？
这就是我们工作20年一直干的事情，就是有一些复杂的算法，这个可能就比较专业了。要是感兴趣，咱们可以单独的线下交流
信息传输是这样，我们信息动子之间不需要传送信息，因为动子它就是一个完全passive，它里头没有什么东西，就是磁铁。关键的所有的工作都是在定子中完成的，定子能够自动感知动子在哪，所以它不需要传输，它俩之间是不需要对话的，所有的东西就是全通过磁力的作用，他知道这个动子在哪儿，而且还不断给它加多大的力，就保证它达到所需要的动作。
如果钉子上面不小心掉了一个金属屑，会有什么后果呢？
上面不小心掉金属屑看是什么？磁性的不行，就是说如果说你普通的铝铜不锈钢这个是没有问题的，但是你要是铁就不行了，铁的话它会吸到吸附到洞子上，这就吸不到动作会越积攒越多。
贝克号夫产品的差异？
贝克号夫，实际上它是用我们的专利技术，用我们的专利许可生产的，它跟我们的产品应该差大概有个4~5年的这样的技术代差。所以各个方面差距都比较大。
大概售价是多少？
售价实际上是跟传统的方案差不多，但好处就是说你传统的比如说你可能用个二十米干的事情，可能我新的方案可能三四米就把它干掉，做完了就是在更小的空间在更加节省厂房的面积。
动子路径设计，跟移动机器人路径设计类似吗？
这个还不太类似，因为移动机器人它是靠轮子的，它没有我们这种灵活性。就像你开汽车似的，你开汽车你不能横着走的，你要想直接你再往前走的时候，它突然横着走，汽车是实现不了这样的，因为有轮子就比较复杂，而我们这个东西是可以任意随时横着走的，所以说它应该比移动机器人更灵活。
离开平面的距离怎么控制？
这也是通过反馈它跟表面的距离，它整个动子的6个方向上，xyz，z就是垂直方向，就是说离开平面的距离以及沿着三个方向的旋转，它都能够自动的检测，根据检测，那么根据用它检测的feedback，来进行它的反馈信号来进行控制，不断改变它的力。它有三个方向的力，在三个方向有推力，还同时在三个方向产生三个方向的力矩。
所以说什么场合摆动需要摆动，这个东西就看客户的需求了，它需要摆我们就摆，不需要摆那就不摆。摆角它有的时候需要外界配合，比如说手机知道它有个玻璃，比如说一个玻璃跟手机要粘合起来，为了保证它俩完全平行，玻璃可能刚开始放的时候没放好，所以这玻璃手机往上托举的时候，要跟玻璃保证平推，它要自动的进行旋转来调整来来够适应玻璃的 Orientation，就是这个方向。
成熟阶段的应用？
有成熟阶段应用了，我们现在已经在全世界。现在用的比较多的是德国、日本和意大利。美国现在也逐渐开始多了，现在我们今年开始主要的最大的市场是美国，但现在开始推在全世界，因为我们也跟瑞士合作，也在全世界在推广。因为他们有全世界的销售渠道，所以说我们现在感到的市场需求是远远超过我们的预期，非常大。商业阶段就是说，现在很多公司内部都已经开始实验样机测试了。
能耗是不是比较大？
能耗很小，咱们可以现场看，这个东西你看它能够随时显示。现在的能耗是28瓦、29瓦，当然还跟位置不一样。比如说我要走到这个位置，它能耗就会小，它就会变成22瓦。他俩现在加起来能耗也没有我多，作为一个一般正常人来讲都有个七八十瓦的发热量，他俩加起来大概四十几瓦的样子。同时它能显示各种各样的温度，电机的温度28度，就稍稍比室温多一点
中国有应用了吗？
中国有。中国的华为和苹果都在用我们的东西。
最大工作温度是多少？
最大工作温度是工作温度我们都可以达到工作温度80度没有问题的。最大工作温度是最高工作温度。
对磁场敏感的问题怎么隔离？
实际上敏感的问题我们也可以专门隔离，上面就是放特殊的材料可以进行隔磁的。像瑞士的钟表，瑞士的手表生产现在也在用我们的东西，他就是手表对磁场非常敏感的，但是我们有办法满足我们瑞士客户的需求。
隔离就是你离着上面高一些它就隔离了，因为磁场衰减得非常快，它磁场衰减是以指数衰减的，就稍微离开一点的话，它上面衰减的是非常快的。空间隔离，离开它磁场衰减非常快的，上面的磁场非常弱，这就我们设计的采用独特的磁铁矩阵，因为它这个磁铁是这样的，因为磁铁所有的磁场都产生在底部，因为只有底部才跟线圈接触，所以说把所有的磁场都聚焦到动子的底部，而上面基本上是没有磁场，而且上面的仅存的磁场也衰减得非常快，你离开这个上面，稍微高一点的话，它就衰减。基本上衰减到你所需要的要求，来决定它的高度。我们有很多专利。我们现在也在许可德国的企业，他们也购买我们的技术，也在用我们的技术许可在生产，因为有专利才会用我们的技术进行生产。
功能性无机颗粒/高分子复合材料，以及在导热防火安全领域的应用
感谢林佳今天给我这个机会，把我们做的一些东西给大家做一个介绍。我这边主要是做一些高分子和复合材料方面的，其实所以跟其他两个老师的话可能是互补性关系比较多。这个机会也是当时张海光老师，然后他把这个活动推荐给我，然后说让我来把我这边工作做一个介绍，所以我今天可能大概是以这种交流的希望，然后把我们做的东西进行介绍，看看有些东西如果有可能性的那种合作的话，我们可以进一步的进行沟通。
我的题目就是说我们所要做的复合材料的话，就是说用一些功能性的填料，然后和高分子机体进行混合以后，然后满足一些特定的需求，我这边主要瞄准的两个方向需求就是一个是导热，还有一个就是防火。
我先把我们中心介绍一下。我们中心其实是在01年那时候成立的，成立了以后，目前也形成了几个服务中心和服务平台，那么主要是在资源环境有一块，然后材料复合有一块，还有一个就是催化，大概就是这么三个方向，那么总的人数大概四十几个人，从博士生和硕士生加在一块大概有一百来人。这是我们整个人员的构成，基本上都是在中青年比较多一些。这是我们的楼，所以你到上海大学来以后，从地铁站出来，进去以后左边，基本上在路边就可以看到了。这个楼大概是在12年启用的，所以现在还可以。这是我们中心的一个整个的建设的内容，因为主要学校里面，还是以学生培养占很大的一块，然后另外现在就是我们中心的话，是一个工程性的中心，所以有一大半的老师做的都是偏工程应用和技术开发类型的一个工作的内容。还有一部分老师就是偏重于技术研究。我这边的话也是偏重于后端，就是应用开发和成果转化这一块做的比较多，技术研究化也做一点点，做的相对来说要少一些。那么这个是我们做的一些大概的内容，比如说高分子复合材料，然后有纳米涂层，还有一些稀土功能材料，还有一些比如像叫溶胶凝胶这些纳米材料做的比较多，因为我们中心现在叫纳米科学与技术研究中心，其实最早的时候也是从做纳米粉体和纳米溶胶做起来的，后边人就越来越多，然后把这些纳米的填料用到不同的材料里面去，然后形成不同的复合材料。这是我们一些合作的单位，有些基本都是而国外的企业和学校，学校偏多一点。
然后这个是我们几个比较典型的合作的案例，我们之前的话和法国的ESSILOR公司的话，大概合作有将近有10年的时间，主要是给他们开发这种镜片的增透涂层，那么放在我们镜片里面我们的，镜片其实里面有很多层，那么它每一层功能组成的话，其中有一些是我们当时有几个老师给他们一起来帮他们开发功能的纳米溶胶，这是一个合作的。另外就是我们跟奥地利的FFG合作了大概也有五六年了。这个项目每年的话都会有一个中奥圆桌会议。基本上大部分时间都是在我们学校来开的。所以我们也经常会见到很多奥地利的老朋友经常过来。然后还有一块在高分子复合材料那块，我们和芬兰的国家技术研究院也有一些合作，那么当时的合作内容主要是在阻燃塑料方面，这是他们派一些工程师过来跟我们一起来进行一个科研攻关的时候的一些照片。那么还有一块就是我们和中瑞做了一个石墨烯方面的合作，主要是在一个石墨烯聚热膜和石墨烯的这种高导热器填料方面做了一些工作。
刚才介绍的话主要是我们中心的一个大概的情况。那么接下来我说一下我自己的一些自己做的一些科研的工作，我现在目前的话主要是做这么三方面的工作，一个是刚才说的防火的一些高分子材料，那么还有一部分就是导热，因为现在主要是电子器件的集成化越来越高的话，它的热量越来越多，所以我们也做一块，这也叫散热的功能，其实这两块应该是防火，一个是导热，他们两个它的一个核心的一个其实都是热量的一个管理和传输。所以我们相当于是在这两个热的，一个我希望它导出去和一个它隔绝下来，那么这两个方向去做了一个相应的研究。然后还有一块，我们现在跟张老师也在打算做的一些3d打印材料的一些原材料，因为现在原材料的种类其实是可打印的非常少，所以我们最开始的时候想的是，一个是热固性树脂的打印，然后去年我们跟张老师一起申请的 FFG项目尽量其实是用连续天然纤维的打印，相当于是希望把我们这种3d打印的工艺，然后结合材料的这一方面的研发，把它用于能够更多的一个产品上去用。因为现在很多时候打印的器件的性能受限于材料的时候更多，所以这是我们跟张老师以及跟奥地利那边有几家公司合作的一个最基本的目的。
然后首先接下来我们就介绍我们偏专业一点的就是可视化的高温阻燃耐火的这种高分子复合材料。这个材料其实它的背景也是非常简单的，我们经常会有火灾，因为现在城市越来越大，大的话，它的一个最大的危害其实是火灾，比什么地震现在它的危害要大，每年都是有很多起这种火灾发生。那么这是一个，另外就是一些军用方面的，军用我今天这边就介绍的不是太多了。火灾的话，有一个希望就是说，在着火的时候，比如说我电力设施，他希望不要断电。你看我们现在，如果说是一旦着火的话，很多时候电梯都建议不要去用了。那是因为什么？是因为它里面的一些电路在火灾的情况下很有可能会失效，那么这样的话你可能会被困在电梯里面，所以他不建议去使用。但是这个其实是有可行的办法解决的，就是我们所说的耐火电缆。因为现在耐火电缆的话大概有这么两种，就是图里面这两种结构的耐火电缆。那么左边这个的话其实就是一种，它的专业名就是矿物氧化镁电缆，那么这种电缆的话它是很硬，它是其实一根像柱子一样，它里面填了很多的这种无机的填料在里面，用无机的填料的耐高温性，然后高绝缘性把这个里面的电线给他控制在里面，就是在你着火的时候它不会融掉，然后也不会去短路。那么就是这种电缆的话，但是一般来说用的是在什么？军用和核电站里面这些，他用的这种情况下用的着重点的比较多。所以它成本和价格什么的也都是比较贵。我们民用来说的话用的比较多的其实是右边这个叫云母带绕包电缆。那么这种电缆的话其实它的做法是什么呢？是用云母片，我们知道云母它的耐高温性和绝缘性都比较好，但是云母的话它是一种很粉的片，一片一片的就是云母矿。所以它是希望它的整个工艺过程是用这种云母片，然后把它用胶粘剂粘到了一些这种织物上面，或者说是这种耐高温的布线布上面，这样的话让云母片相当于是为了提高它的可加工性，一层一层绕在这种电线的外面，这样的话使以前不耐火的电线，使它具有耐火的功能，这是我们民用电缆里面用的最多的。
那么这两种电缆都各有各的优点，也有各的缺点。左边这种它的耐火性是非常好，因为它不存在任何可燃的东西，但是他的施工性和成本非常高，而右边这种的话它的成本是降了下来，但是它有一些可靠性的问题。比如在你火灾过程中，它烧一段时间以后，它里面的那种你的云母片之间的交粘剂，它会被分解掉，那么这个时候云母片其实它会脱落的，脱落以后，绝缘性肯定就会下降，这是第一个。第二的话其实我们在着火的时候，很多时候还会涉及到一个救火。那么救火的话其实要消防员会要喷水的。云母片一旦这个胶分解了以后，水蒸气它就水汽就会进去，进去以后你可能外观上它没有（变化），但是它一旦吸水，它里面的电可能也是没法传输了，说白了就断路了。所以它也有一些问题在里面。
这两个电缆的问题，还有一个因为橡胶的话还有一个很大的应用点在密封。刚才说电缆是有防火要求的，那么其实在密封圈还有就是我们的建筑的保温的这些材料里面，其实也有防火要求。前一段时间我记得伦敦出现过一次大火，其实就是因为我们像那种保温的这种泡棉，所谓的泡棉，它其实是非常容易燃烧的，那么它烧起来，这样导致一个很大的火灾。然后再早一点的话，上海的静安也出现过一次，就是说在外墙的这种保温材料上面，那么出现这种火灾的情况，所以导致火情的就是蔓延的非常快。那么这是在这一些应用的方面。但是白了为什么说大家怕火？主要其实是高分子的特性引起的，因为大部分高分子它都是有碳氢组成的，那么这两个的话是就会使它的可燃性非常的大，那么但是你说我们现在按照我们现在生活的环境的话，你说你全部避免使用这个高分子其实也不是很现实。所以这就会使得在一些特种的应用领域，那么我希望用本来不阻燃或者是本来不防火的东西，我希望它具有防火的功能。所以这就是我们这个课题的一个来源。
那么怎么使这个东西，以前是不防火的，让它进行有防火的功能或者是有耐高温的功能，那么这就是要提出一个原理出来，通过这个技术原理，然后你再去实现它。那么怎么一个实现原理？其实最早的也是在01年的时候，澳大利亚的一个聚合物研究所，有一个胡老师，也是一个华人，他们当时在研究所最早的也做出这么个东西。他们最早做出来的，其实就是防火的PVC。它的整个技术原理是什么样子？在高分子里面，那么不管你是橡胶也好或塑料也好，我在里面混入一些东西。因为本来我们在使用过程中里面也会混入一些东西，比如说你的塑料里面会里面有大量的填料，这些填料可能就是一些矿物，那么以前这些填料它 可能有它自己的作用，比如说我有的时候是为了降成本，有的时候是为了使它硬度最高，或者是它的强度提高，那么这是之前的一些目的。他们想我能不能借用这些填料的一些特性，让它这些填料在高温的时候，让它能够起反应，或者说是不管是跟你的聚合物的这种烧完以后的残余物去反应，还是说我自身和自身的之间其反应，这种反应一旦形成，就相当于是这块：我平常如果说不高温的时候，那么我还是像普通的塑料也好或橡胶也好，它这种软软的状态，还是我们高分子的特性，你可以用加工挤出什么各种成型方法，比较方便。但是一旦遇到高官会遇到火的时候，他希望的是里面这些填料的话，它不是像以前一样烧的散掉了。以前说可能就烧成灰烬，它就没有强度了，噼里啪啦就掉下来。那么这样的话你的火势就肯定就很容易烧穿掉了。那么他其实希望我这里面的填料和这些烧的反应物在高温的作用下起反应。起反应是什么意思？就是我能够从高分子态逐渐烧成一个陶瓷态。其实说的更准确一点，它是一个多孔的瓦状态，因为烧陶瓷的话它的温度一般要求比较高，可能要一千多度才能烧成很致密的陶瓷。但是你看我们老时候烧的那种瓦，其实它温度就不需要很高，因为老的时候用柴烧的温度也不高，大概也就五六百度、六七百度，它也能烧出那种陶，其实那种陶的话它的防火就够了。所以它的其实整个技术的一个底层思路也是这样，我通过高分子我能够在你的表面形成一种多孔的陶，其实就够了。所以我们只是中文里面陶瓷不分，那么就把它叫可瓷化了，但其实它是一种多孔的陶的结构。这样话我的整个的材料宏观上它是没有破裂，也没有裂纹之类的这种发生。你看就像这样，他之前可能是一个软的橡胶片，但是经过这一系列过程，它形成了一个整体的陶网这个样子。
这样话我就可以把我的火焰热气全部隔绝到外面，那么就能够就实现我们刚才说的，既是聚合物，但是我又同时具有防火的功能，这么一个逻辑思路。所以它的理论上是能够实现的。那么就是说接下来是怎么实现？刚才我说的功能性的填料和功能性的粒子，其实就是希望靠这种功能性的粒子，然后在它高温下能够快速的形成瓦状结构，实现火的屏蔽和隔热，这是它的整个的技术原理。那么通过它的技术原理的特性，其实我们就可以看到这种材料其实有很多可以应用的领域。比如说我们最开始刚才我说的是这种隔热的橡胶材料这种电线。那么电线我们希望很软，很软的话装配起来会非常方便，加工的时候也会很方便。那么我们希望它防火，那么在防火的时候就是着火了，我们有人员有一个足够的时间去逃生，那么这是一个很实际的意义。那么还有一些，比如像这种军用的，比如说发动机的舱门。为什么就说发动机舱门？很多直升机或者说是一些动力的房间，它里面可能是最容易起火的地方，但是如果说是这种起火的地方是火势很快，就烟气如果是蔓延到你的控制室，很有可能你控制室一旦坏的话，它可能就很多其他的设备都用不了，它的影响会非常大。那么这个时候希望他什么？希望我的火势就控制在机械室，不希望他去跑到这种电子控制室里面，那么这个时候他希望我这种密封件，希望它防火的，这样我的烟气不会很快的迁移出来。所以这就是为什么叫发动机舱门，它是指的是一个容易起火的地方，但是我又不希望这火焰蔓延。为什么说是舱门呢？你如果说是简单的这种玻璃窗，它不经常开合的也没关系，因为你不经常开合，我完全可以用一种其他方式把它封死，那么也就可以起到这个作用。但是有些时候他要经常检修，它需要这种开合，那么这时候因为你要开合的话就必然有个密封，那么就必然用到高分子。那么这就是希望它既有密封的作用，但是又有防火的功能。那么接下来还有其他方面的一些应用了，但是它的特性基本上就是这样子，你可以根据它的特性，你可以再用其他的一个方面，这个是它的一个特点。
然后我们做了些什么东西？那就是刚才说的，我们把这些填料进行的一些功能化，然后或者是我去研究什么样的体系，它烧完以后它能够保持形状保持的最好，他比如说不开裂、不收缩或者不膨胀，也要跟实际场合去进行一些调配。那么我们也形成了一些自己的经验。我们相当于是做了一些产品的推广，因为我们现在也在不停的，把我们做的东西进行商业化推广。这个就是刚才我说的耐火电缆，你看左边的比挤出线缆，这是普通的、软软的一个像我们从家里用的那种塑料线一样，其实它是橡胶的，很软。那么测试的时候就是希望它是这样子的，我这是一股线，它一直烧的当中，这边灯泡是不能灭的。那么这个应该在烧完以后它是成磁的，烧之前烧之后它不像要么就是碎掉了或者怎么样，它有一个很好的强度。那么这我们是当场里面一个实际的测试的照片。同样的话，我们刚才说不也是军方用吗？温度说白了它的温度不一样，你比如刚才说的这种民用的这种火灾的话，大概也就1000多度就差不多了。但是在军用里面它的它的温度可能要到2000度甚至到3000度。那么这个时候的话我们也做了一些更高温度下的，那么它的性能，这是在这个方面。然后我们也做了一些刚才说的很多都是固体的，那么我们是希望它把它做成液体的涂层，看能不能涂到一些比如玻璃布或者防火布上面，增加它这种防火性能，是这么一个应用的案例。那么这个就是我们刚才说的橡胶的一块，就相当于是一个洞。我们也是最早给军方做的。他们歼击机的叫耐高温回油管，管外面，它是相当于也是在发动机旁边的一个设备，它是有一个耐高温需求。但是那种时候经常容易坏，坏的话以前就整个把管子要拆下来，那么它是非常耽误时间，然后维修时间非常长，所以我们当时给他做了一个修补胶，把它这个洞给它填起来，那么它们保持烧的时候还是一个完整的。
这是刚才在就是说这几个领域，还有一个我们现在用的多的，就是说我们现在地板。其实现在很多地板不是像传统的木地板，因为现在木地板可能是一个是比较贵，另外的木地板它最大问题防潮不行，防潮容易发霉。所以现在有一些用想用塑料来做，比如用PVC，那么用PVC来做。它的好处就是它的承重性非常好，而且耐湿，然后又防霉性很好。但是它的一个很大的问题就是什么？不防火，就是防火性还是不够。所以我们当时也希望用这种阻燃烟和陶瓷化的技术提高它的耐火性。这样的话我们这个材料它的可运用的范围可能就广。目前来说像这种板材用的户外比较多，因为它的对防火要求不高，但是室内的话，那么他就希望把防火等级进一步提高，这一点也是我们打算在做的。这应该就是我们实验室做的，你看这就是PVC的塑料片，这种塑料片我们把它放在火炉高温上烧，它烧完以后，如果做的不好的话，它就会塌掉或者是变形，那么你如果说你做的好的话，那么它的形状就可以保持，往往这种你摔一下它基本上还是不会碎掉。这是在这个方面。
还有另外一方面就是刚才我说的保温的材料里面。因为现在我们的材料大部分分两类，一个比如说像那种刚才我说的建筑保温它不就是聚合物的吗？那么这种它是很好，它轻，然后容易成型，有也就是有机的这一类。但是还有一个就是大的就是无机类的，比如我们像的纤维毡、石棉，这些的耐高性很好也防火，但是它很重，然后保温性不好。那么这是传统的两个材料，我们现在就希望，刚才我们高分子材料可以防火了，我们可以让它进一步可以保温。那么如果是它既能保温防火的话，我是不是就可以结合了这两个材料的优点，那么就可以实现这两个材料都没有的功能。这是我们材料的一个当时的一个初衷。所以，我们就把这个材料进行发泡。我们最早的刚才说的不管是防火橡胶也好，还是防火塑料也好，我把它发泡，发泡完以后它相当于是形成了一个海绵了，那么用的海绵它本身就有这种防火的功能，那么它就相当于就可以我既可以实现像高分子这种的泡棉的这种隔温性，然后一加工性，但是它就可以具有像无机材料的一个高耐火性。就相当于把这两个性能可以综合到一起，是这么一个过程。所以我们在想在做什么，比如说在做一些隔热地板、耐高隔温地板。它有轻要求，比如说我们说高铁可能因为它需要提速，提速的话对重量非常敏感。他以前可能用的就是这种纤维渣，这种话它的重量就降不下来了。所以说我们也在这方面去做。这是另外一些在用的地方，比如说这个也是很有意思的一个应用。膨胀阀门，因为比如我们现在家里面厨房，厨房以后一旦着火了，它的天然气如果是你人没在，它天然气还是一直往里面供的，因为你没有关阀门吗，说白了你的房门没关或者阀门坏掉了，那么天然气是已经往里面通的，这样的话是非常危险。你想火已经起来了，但是天燃气还往里面冲，所以希望的话就是说在你着火的时候，我阀门我会有一个自动的关闭的过程，那么这就叫所谓的防火阀，目前来说很多时候是机械式的，要么就是很大，要么就是很贵。还有就是电子式的，电子式的就是通过一个信号给你传出去，但是电动的可靠性是很差的，因为它一旦烧了以后，它可能里面的传感器都烧坏了。你怎么传的出去？所以他就希望又小又简单，所以我们给他做了一个就是这种耐火的发泡的。这种可发泡的橡胶，平常的时候在里面，不发泡就在里面，天然气可以过去。但是一旦温度，比如说100度150度，它就胀起来了。胀起来以后，就把你管路空间给堵死了，然后再一烧变硬，这样的话就把天然气给它阻隔掉了。那么这个孔其实是一个示意，比如正常的话我这个孔是通的，但是你一加热那孔就堵死了，但是它又能耐火，你再烧到500度，他还是这样子，那气就不会过去了。所以这么是这么一个设计。这是一个。
另外还有一个，我们也在找一些在新能源汽车，因为新能源汽车是一个新的东西。以前的新能源汽车的话，大家都是觉得散热很关键，我这个是热量要散出去，这样我车才能跑得快，我里程才能长。但是随着事故越来越多，大家对安全性要求也越来越高了，那么所谓的安全就是希望这个东西不要着火，那么不着火的话，那么也是你要用一些东西把它控制住。所以我们在想的在电池里面，因为现在新能源电池还没有完全的一个标准化，有些家他不用了，有些家用的。根据你的电池的结构和电池的安全性来选择你电池包的结构。最早电池包是这种，它是用的里面导热电，因为以前我最早是做导热电，那么它是这种结构。但是现在这种结构的话，结构一起火的话，这块全烧掉了。所以因为起火的时候，他是这个过程，它是一节电池可能坏掉了。如果只是这一节电池起火，其实你不会起火，因为一节电池能量毕竟不大，它很快就好了。
但是很多时候是你这一节把周边的全引燃了，这句话就相当于是一个雷管。雷管它起爆以后，把整个炸药全部引爆了，所以说短短的、刚才那个也就两三秒钟的时间，这个过程就可以发生。所以现在很多企业里面就希望我把这个时间延长，比如延长到5分钟能不能行？这就是希望他有一个隔绝的火焰的过程。他把温度能够隔开，隔开以后给你一个报警时间，然后这个车不会爆，这样人可以逃生。其实最好的时候希望越长越好，但是目前很多手段你能做到5分钟10分钟它已经很满意了，就这么一个现实情况。然后我们现在根据这个情况，其实我们也就又想了另外想一个思路。汽车其实还复杂，什么它不着火的时候，它是希望它能散热很好的，它不需要不希望你把热量给它包的紧紧的。因为你包紧的话它让散布出去，它的里程会有问题，或者是你电池的寿命会有问题。所以我们在想着能不能这个材料，我在常温下我是让它导热的，或者说至少是不隔热，但是一旦升温的时候，我就让它隔热。然后一个正常防火，所以这个是我们当时从材料角度上给的按他的实际运用环境给他们一个设想，那么这个东西怎么来实现，其实是可以靠我们刚才说的那几个材料的材料技术的集合是有可能实现的。比如说因为导热材料也是它里面加了很多填料，然后让热这样导出去。如果说是我在常温下，我这个材料就是这样子，它导热很好，但是如果是你温度一高，我里面可以有些气泡让它发起来，发起来以后相当于就可以成一个海绵一样，那么它的热量就可以延缓你的导热性，比如真的刚才就说的针对这种汽车的应用，你可能它一旦汽车失控了，比如它失控的时候，其实温度就100多度200多度。那么这个时候如果温度你能给它隔绝掉，它周边的电池就不会坏掉。然后进一步如果是它温度再高，我们就刚才说的那种防火的功能，那么就可以把刚才的这个很矛盾的应用，相当于在常温下我希望它散热，刚刚下去希望他隔热，那么给它统一到一起，这个也是你看我们做的这个东西比如像常温下它就是这个样子的，他导热性大概到一点多，但是你加热到100多度，它啪就站起来了，那么它的导热性就呼一下可以降到0.1，差了10倍的这种导热系数。
在刚才我介绍的我们在防火方面的一些工作，那么接下来其实要导热这方面工作。也是热量的一个控制。那么这个的话主要是一些导热的塑料又或者导热的高分子，因为现在是导热的复合材料。这个曲线其实是世界上各种用于热传导材料的它的一个发展的经历。最早的时候其实最早的都是用金属的，比如一些金属陶瓷，因为他们的系数非常高，但是后来随着器件的集成或者是加工成型的这种各种形状很复杂，那么它逐渐其实在这一块，我们所说的这种高性能的塑料、复合材料它的导热逐渐发展得非常快，那么这是它的成熟度的曲线。那么目前来说的话，这些材料的它的导热系数大概做到什么程度，这是这么一个表，我就因为太细了我就不多说了。那么刚才说的。散热的界面材料它的一个原理是什么样子？其实是它是这么一个技术的需求是什么？我们所说的任何的两个界面，就所有的导热，你是希望把一个热的东西的热量通过散热器把它散出去，这是你的目标。平常的话我们想我把热的和冷的啪接到一块，那不就好了吗？那么我的热量就可以从高的传到低的，这是我们理想状态下，但实际情况是什么呢？你任何很平你看到非常平的界面，它都是不平的。那么也就是说如果你是硬接触的话，它大部分时候有空气，而空气热量导入是非常差的，这样的话其实是你的热量导的效率非常低。正是因为这个实际的原因，所以希望就是说我在这中间这层加上一层很软的叫热界面材料，这样的话我把空气给它排掉，我把热量能够很快导去，所以这是一个它的技术的思路。而且这个技术输入其实现在也用了很多，你看我们随便拆的一些电脑，或者手机里面都有这个东西，因为它没有这个东西会散的很慢。你看看这种导热垫或者这种导热胶，我们手机里面的这种黑色的散热膜其实都是这个作用，都是为了让热量能够尽快的算出去。
那么在这个基础上，其实说刚才说的它也是一种导热的功能的粉体，导热粉，比如说你的氧化铝，或者是一些高导热的炭黑都可能。因为他看到有需要绝缘的还是，氧化铝、氮化硼这些陶瓷粉，所谓陶瓷粉就是它的导热性也比较高，但是它有绝缘，混到什么？混到这种复合材料就混到高分子里面。比如说硅橡胶或者是这种塑料，混完以后，然后让它整个材料进行有导热，因为普通橡胶就是普通的高分子，它导热性也是非常差的，也不好。所以再去希望是这两个进行结合，然后去保持高分子的这种好加工性、好成型性、成本低这些特点，然后又能够把它的导热性能够提起来。那么这里面其所涉及的技术其实有很多，一个就是导热填料的粒子。你怎么搭配？你怎么去选哪些情况什么样子，大小是什么？你要填多少？那么这是一个很大的问题。
还有一个问题，刚才我就是这个问题就是多尺度的粉体的一个配比。还有一个你怎么保证你这个东西能填进去？那么你填充后它的粘度不会变化很大，这是表面改性。
另外就是对你的机体，你的机体你的形变要是要软还是要硬，还是要什么样子的，那么对你的机体改进。所以这块的内容的话大概是这么三块的一个技术方面。
我们做了当时说做了一个配比的这么一个原理性的是一个偏基础的研究，我们也是用自然基金来做的，就是说我用什么样的粉体能够堆进去，你粘度变化。说白了就是我用同样的分数，我加进去之后粘度变化最小。很简单，所以这是这么一个工作。
那么另外就是我们也做了一些复配，刚刚用纳米，比如说一些纳米粒子和微米粒子。怎么使几种粒子搭配到一起以后，他的导热性能最好，这方面的工作。
还有一些纳米的功能，比如说纳米材料，我用什么办法能把热量散出去？比如说填缝，所谓填缝就是我把这种导热差的地方我把它填补起来，还有比如说辐射、桥联。那么包覆的话其实主要是为了高导电，变成绝缘。因为什么？高导电的东西一般导热性比较好，但是高导电有些在场合用不了，所以我就希望用他的高导热性，但是又不希望它有导电性，那么这时候就需要一个绝缘包袱，是这么一个过程。
那么这个是刚才说的，比如说纳米的和微米的进行搭接，其实如果说打个比方说的话，比如像一个杯子里面放了很多大球，如果你再放大球放不进去了，我可以放一些小球，这样的话杯子显得更实。你越实的话，这个材料的散热就会越好，其实就这么一个原因。用的各种不同东西，所以这里面是铜，因为铜的导热性还是非常好的。好了，所以用它来进一步提高它整个导热性。
然后短板，就是复合材料里面它的填料导热性非常高，但是它聚合物导热性非常差。我们以前往往是希望把它填料的导热越拉高，但是他相当于是导热它总体的话是一个木桶效应，希望是你的短板提上去以后，那么它整体的导入可能还会更好。所以这个实验也证明了这一点。因为这方面另外就刚才我们说的，我怎么希望能够得到一些既有很好的叫导热性，但是又不导电，那么其实氮化硼的纳米片就是一个很好的选择。
所以我们在这方面也做了一些工作，就是把氮化硼把它剥离成片，就像石墨烯一样，因为石墨烯大家可能都比较熟悉了，但是它相当于是一种绝缘类的石墨烯，就是这样来做。那么这是我们做的一些形貌，比如说把它进行剥离完以后，表面进行一些包覆，这样把它填充进去的话，填到高分子里面的话，相容性可能会更好一点。
制作的一些样品，然后测了一些相同的性能，这也是一些就是说各种感性。
然后这个就是我们做的相当于是类似于中式的样子，就是导热硅胶片。这个就是一个散热片，就是刚才我们在看我们在电脑或者是在路灯，那么用到的这些它比较柔软，但是散热性非常好的这么一个东西。
还有一个用在什么地方，比如散热电缆，因为以前电缆它的功率没有这么大，或者说它电缆功率很大，但是我架那不动了，那么也没关系，它你比如像我们高架线可能它不需要它没有外皮，它架在空中的，所以它也不需要散热。但现在什么比如说充电桩，它需要充电快，充电快的话你的电流就很大，你电流大里面的热量就很大，那么这个时候就需要一些新的需求，希望我这个东西我就要绝缘，我又要散热，那么这个时候有一些新的材料需求就会出来。我们在这方面其实也在想，那么刚才在这个领域的话，我们就想用一些绝缘的材料，但是它散热性很好，导热性很好的，那么加进去能满足这些需求。
总的我这边做的工作因为比较杂，内容也比较乱。因为有材料背景的话，可能还能够听懂一些材料不是背景的，可能听了就不是太懂，反正有什么问题的话你可以就是说我们随时来解答。
高压输变电电缆上有应用吗？
反而在高压输配电里面不用刚才我说的，现在比如说你高压传输，这都是高压线，所谓高压线就是城市间这种传输线，你比如说你可能从发电站传到城市里面，这种城市里面它一般都是用超高压这种过来，这样过来的话他走的都是天上，他们架的那种铁塔，靠铁塔传过来，这个时候他其实反而不需要防火了，因为你烧不到它。所以一般来说在高压线上反而不用这个东西。
和FFG的合作项目？
和FFG合作的话，张老师可能会说一点，因为我这边的话当时和FFG合作的话，主要是提供他的一些纳米的填料，所以我这边在FFG工作里面其实是小小的一部分，我们在FFG工作的话，其实是给他做打印的PLA树脂，我们刚才说在和FFG合作那个项目是用连续性的天然纤维，比如说亚麻，那么去做一个增强体。那么在我把那个项目的就是和FFG项目的情况大概介绍一下。现在的话打印的时候，它的路径或者是你的增强的材料都是在里面散开的。你比如说一些填料或者是短纤维，它在聚合物里面或者是在材料里面，它并没有一个取向。但是我们希望做一个什么材料，就是像树一样，比如我们的树干，你可以看到它的纤维是一全部是这个方向的，那么这个方向的话树干的强度就会非常高，这就是我们的项目的相当于是一个来源或者是一个灵感，就是说我能不能用我们打印的，因为打印路径你是可以规划的，能不能用这种方法，我让我们的纤维也像树一样这样，比如你这个方向需要力很大，我就让纤维在这个方向多一点，那么这个方向放少一点，所以这个是整个项目的一个初衷。
那么这个项目就涉及到很多。一个就是说这很多的专业背景，第一个你要3D打印，那么它有很多的一个自由度，我能够根据我的受力方向我去排列这个路径，这是第一个。所以有奥地利那边的一个一些团队。然后还有张老师他们做设备的，还有一个另外很大一块就是你的材料，你这个材料以后你这样打他能不能粘得起来？所以我们主要是在做给什么？给亚麻纤维外面包的这层聚合物的，因为你用聚合物你才能把亚麻之间粘起来，而且你最后要能够打印出来。
有无毒性？
这个没有毒性，因为它的基体主要是在硅橡胶，硅橡胶的话它的基本上没有（毒性）。因为有医用橡胶，它的毒性是非常小的。所谓的毒性的话，那么有两个方面，一个方面就是你在平常用的时候有没有毒，那么基本上都没有毒的。还有一个方面就是在你起火的时候有没有毒，那么这个的话要看你的加入的东西，就是你有没有要求，如果你要求起火的时候，我要有环保的阻燃，那么这时候在你的填料的选择上或者你的阻燃体系的选择上，那么就要进行一个事先的一个选择，那么就可以控制它毒性到底怎么样，有没有毒性，这个是要看的。
变压器上面有没有应用？
变压器上面，我倒没有看到他们用防火的东西，他们变压器上面，因为好像我这个的话在变压器上面还没有人找过我，去用在这个方面。变压器在什么地方，他们可能会用呢？在一些电箱上面倒是有可能用。因为为什么？我们在变压器的话，比如有些部件，打个比方说叫避雷器之类，我倒是听他们想跟我找过这个东西。当你这个电流很大的时候，这个器件可能会激活。比如说有些电容或者一些什么东西的，他起火的话，可能会把你周边的东西全烧掉了。这个是他不希望的。就是说比如说他一个保险，你这个电流突然一变，它保险烧了就烧掉了，那么它换个保险就ok了。但是很多时候保险一烧，他会把保险外面包的这种有机物它也一起烧了，那么这样的话火势就扩大了。所以他们在想就是说我能不能把这个东西给你包到外面，里面一旦起火，反正在起火点起火就行了，不要把我外面的全烧掉。所以这一点上面我倒觉得有可能会在你的变压器或者特变电这方面是有可能能用的。
生物3D打印在医疗领域的研究与应用
非常感谢林佳博士给我这个机会。我是去年年底冒着疫情的很严峻的时候回国了，其实去年一年在维也纳真的是认识林博士，还有很多我们华人是非常幸运的。那么我之所以能有机会到奥地利去，也是因为刚才有朋友在问，说你们 FFG项目是怎么回事是吧？我们是在17年的时候就和奥地利这边 wood key plus，他们是专门做这种绿色材料，然后以及木材加工方面非常知名的欧洲的一个企业，应该算是研究所。然后他们找到我们，我们做了一起合报了中奥的，它属于应该是奥地利，科研促进署的一个项目，去年应该这个项目刚刚解体。其实今天我要讲的题目其实和这个项目并不相关。因为我的两大研究方向，一个是但是都是围绕3D打印，一个是今天我要讲的生物3D打印，它主要是在医疗和健康领域的，那么另外一个方向就是和中奥的它属于连续纤维的增强的一种复合材料的打印。这也是为什么刚才大家听王金合老师在介绍的时候，那么他没有讲到我们，但是我当时之所以跟王老师合作，是因为他是在这个材料领域是比较厉害，然后我们在这方面是有欠缺，所以这种跨学科跨专业肯定是在很多领域都是都是要有创新的话会有难度，应用的话肯定是要跨专业的。
好，那么今天我的报告主要是围绕生物的3D打印，从这个名字上大家就应该能看得出来，它和普通的3D打印最大的差别就在于它用到的材料是生物材料，所以3D打印这个技术是肯定离不开材料的。任何一种新材料出来，我们利用3D打印去把它在成型过程当中呈现出来的一些产品就可以运用在不同的领域当中了。
这个是我今天就从以下几个方面，第一个就是对生物3D打印，因为我相信可能在座的很多朋友并不是对这个领域特别清楚，所以我简单的在第一部分介绍一下为什么要研究它，以及到目前为止现在国内外研究到了一个什么程度。然后后面从第二部分开始把我们现在正在做的比较典型的几个应用给大家讲一下。
我们中心叫做上海大学快速制造工程中心，从这个名字上其实就是现在大家所所说的3D打印，但是他最开始出来的时候叫RP也就是快速制造了。我们中心隶属于上海市的一个智能制造和机器人的重点实验室，研究方向主要就是集中在3D打印这个领域的一些理论以及一些应用技术的一些开发，我们的面向的领域，包括医疗，比如说今天我要讲的生物就是面向医疗领域，然后航空航天，比如说刚才我说的连续纤维，那么现在航空航天里面利用连续碳纤维的是非常多的一个应用场景，那么还有一些工业领域，这个也是我们的一个主要的研究对象。我的专业还是属于机械制造及其自动化专业，所以我们还是以装备的研制为主，然后只是针对不同的应用领域的需求，然后来进行开发。这个是我们中心，这是二合一的楼，除了我们的研究中心以外，还有一个国家级的示范教学中心。这个是我们团队的领导人，同时也是我们中心主任胡庆夕教授，我没有他有名，你们去搜他肯定是搜的出来，他一直带领我们这个团队，一直是在这个领域做了将近有十几年的时间了，我们也有很多的合作单位。我今天所介绍的这部分主要是各大上海市的医院，比如说瑞金、新华等等这种医疗领域的一个应用了。
我们首先看一下生物3D打印的一个基本，我们为什么要研究它，以及目前到了一个什么样的程度？大家有点心理准备，因为在医疗领域上面可能相对来说有一些比较血腥的一些图片，你们先做好准备。好，那么比如说我们经常看到的这种唇腭裂儿童或者是一些天生或者是后天的一些组织的缺损，比如耳朵没有了，或者是一些事故，手指没有了，那么这些都属于骨组织上面的一些缺失。还有一些比如说大型的火灾，然后大面积皮肤的这种烧伤，还有现在大家经常会说血管的问题，经常有人说我动脉硬化。动脉硬化其实就是这么回事，最开始我们的血管是很畅通无阻的，然后随着你的不断的积累，然后吃肉吃得多沉积等等，就把我们的血管逐渐的它里面就会产生这种这种我们叫血栓，最终就会堵塞你的血管。那么在这种情况下，医生通常在完全堵塞的状态下，就要把这段血管切除掉，然后再去通过人工的血管去给它接起来。我们可以看到这些都属于组织上面的一些缺损，不管是骨皮肤还是血管，那么现在还有一些很大的一个医疗的需求，就是器官了，比如说我们的肾脏，我们的心脏，那么这些都属于在医疗领域的一个很大的应用场景，到底我们这些组织也好，器官也好，我们能不能去人工制造？我们可以理解，比如说我的皮肤烧伤了，你当有一部分烧伤的时候，还可以从你自身的其他部分去移植过去给他去补充。但是当你全身烧伤面积特别大的时候，我们的皮肤的供体就非常少。然后第二个就是说，即便是你自己愿意从你身上，比如说我脸部烧伤了，我为了美观，我要从我的臀部或者是其他隐藏的地方，植一块皮进来，但是对你个人来讲是二次伤害。那么你如果是异体移植，又难免会出现这种排异的现象。我就拿皮肤做例子，大家都在想我们能不能做一种你人体又不排斥，然后我又可以不损伤自己的一个很好的这样的人造的组织，那么这个是我们的一个目标。而且这种组织一旦移植到你体内或者身上之后，我可以实现一种永久的替代，而不需要再取出来。因为现在我们有很多的这种移植，它是要不断的多次手术去取出再植入等等，或者是你有一些并发症我也要再取出来，再植入新的。那么有没有这样的一个可能性？那么这个就是我们想去解决的一个问题。
目前在生物3D打印就是在这种情况下应运而生的，它目前已经经过了几个阶段，最开始的一个阶段应该是大家都比较熟悉的，我们叫做术前模型，术前模型针对比如说医生要做手术了，在手术之前我能不能有一个比较仿真的这样的模型，让你看得很清楚，然后医生在尤其一些比较复杂比较难度大的手术，然后特别需要这样的一个数学模型，然后去仿真你这个病人真实的一个状态，然后在体外去给他做一个，我们算练习也好，或者是手术前的一个模拟也好，针对一些医科的学生，他也很需要这样的模型去做一些应用，那么这个是目前各类各样的打印机都是可以去做的，我用不同的材料，我可以去模拟你想要的一些器官的这种感觉，比如说我如果是骨的话，我就可以用陶瓷或者是比较硬质的那种材料。像这个它就属于我们的男士的前列腺了。那么这前列腺它就要有弹性，然后我要有这种触感，那么它就要用一些弹性比较好的比较软的这样的一个材料，而且它有回弹性。所以这个也是目前根据材料，再加上生物电子这样的一个概念，然后去现在也是很火的一个领域。比如说像前列腺上面它就加了一个压电的传感。我当医生的手术刀触碰上去以后，我这个刀的下的重或者是轻，它都可以传感的过来，然后什么样的下刀的力度是最合适的。那么这个是第一阶段属于术前模型的阶段。
那么第二个阶段就是说我的要往人体里边直了，而不是仅仅说外面的模型的展示或者是操作。植入物就要怎么样？你既然是往人体里面，它是一个活性的对吧？所以你一定要有一个生物相容性，也就是说我们人体不能对它产生排斥，你不能一放进去我就各种炎症什么的就反应出来，这样的话他就没有办法用了。其实大家应该也了解的比较多，比如说我们经常听到的钛合金，钛合金现在是用到这个领域当中最多的一个材料了，那么比如说我们的骨头有很多，比如股骨头为什 么要做成这样的碗状，而且上面它是坑坑洼洼，还有很多的孔，他的目的就是为了让我们自身的人体的骨组织，他要能够攀附在植入物上面，让它跟它能够长在一起长牢，而且那个细胞也特别喜欢这种很不规则，然后很凹突不平的这样的一个表面，所以他才会做成这个样子。那么在这个阶段的植入物。我们知道钛合金它是惰性，然后几乎不会发生什么反应，然后我们人体也不排斥它，但是它在你的体内是不能降解的，你放进去是什么样子，它永远就是这么大小。
大家就可以想一个问题，比如说我们大人还好，如果是小朋友它一直在长，但是你给他的植入物是不变的，就会造成像这种身体骨骼一直在变化的过程当中，儿童或青少年，那么它就特别不适合用这种一次性的植入物，因为它慢慢的就不匹配了，就会隔上一年我要取出来再换一块匹配的，这样对他们来说这个损伤是非常大的，这是第一个，它不是永久性的。第二个它会有一种比如说，大家你但凡身体上有一个金属的东西，你去过安检，你就会响对吧？你要跟人家解释，我这里面带着一个人工的植入物。或者是你以后再也不能做核磁共振了，对吧？也不能照x光了，这些都是对你未来生活的一个影响。
那么第三个阶段也是目前我们正在处于研究的一个阶段，那么我们就叫做生物的支架。那么这个支架它和第二阶段的植入物的最大差别就在于材料上，也就是说这个材料不仅我的人体不排斥，而且它还可以在你的体内经过一段时间它就会降解掉。比如说我现在做一个这样的支架，当骨缺损我给它移植进去，经过一个月到两个月之后支架就没有掉了，它会变成什么？就会变成你自己的骨。成骨细胞会攀附在支架上面，然后他就会不断地繁殖，不断地长，然后最后就变成了跟你支架的外形一样的这样的一个真实的骨，就永远的在你的体内。那么这种就是一个叫做既有相容性又有降解性的一种生物支架，那么它的好处就是但是它要用到的打印机就是我们的生物3D打印机了。那么现在各个国家都在出产自己的打印机，但是目前它的工艺几乎都没有定量化，就是没有确定下来。你做的是一套，我做的是一套，然后可能我拿你这个过来也不一定好用，那么它还处于这样的一个阶段，这是第三个阶段。
第四个阶段就是说你好，刚才你说了第三个阶段用的是生物材料，那么第4个阶段它就不单纯是材料的问题，我还要把真正的活性的细胞加进来，也就是说我可以在体外去培养活性的组织或者是器官，也就是说我在体外我就可以把我想要的骨也好、或者想要的器官也好，器官相对来说是更高一层的。那么目前大家想象一下，比如说我们的肾脏，你的肾脏外层有类似皮肤的这种筋膜，然后内部有血管，有肌肉，然后有各种各样不同的组织，每一种组织它都需要不同的生物材料和对应的不同的细胞去给它生成，所以它是一个很复杂的工程。目前包括我记得在17年的时候，MIT就有一个教授，他做出来一个人工的肾脏，但是它就不是活性的，而且是它只是外形和触感，感觉是非常像的，但是它里面并没有含有这个细胞，它并不是一个活性的组织，所以离真正的器官还是有很长的一段路，这个也是在我们研究领域的一个终极目标。如果实现了，我们现在不需要去捐赠器官是吧？当然它也有自己的另一面，我们就不讲了，比如说你贩卖、倒卖或者是会不会出现伦理问题？不管怎么样，任何一个技术它走到一定的阶段，它肯定是有利有弊，但是我们还是要往这个方向去走。
这个就是生物3D打印目前的一个状态和未来的发展趋势。
那么到了我们中心现在正在做的，主要还是研究生物3D打印的一个装备，我们的最终的目标就是要搭出来这样的一个平台，这个平台能实现什么？就是说医生我只要给给我们CT或者是MRI就是我们的核磁共振和 CT的数据，它是层面的数据，给到我们之后，我们就可以去建出来你现在缺损的部位是什么样的一个三维模型，这也就是CAD这个部分。也就是大家可以看到，比如说我颅骨缺损了这一块，我就可以通过我的 MRI的数据得到缺损的这一块的三维模型。根据三维模型我可以干什么？经过CAM这部分，也就是计算机辅助制造这部分，我可以给它生成打印路径，那么这个路径最后就会给到我们搭出来的硬件的实验平台上面，然后我利用相应的生物材料，沿着这个路径，用我们开发的平台去打出这样的一个生物支架，那么这个是我们的一个总体的研究目标。
目前我们搭了几种相关的一个平台，第一个就是我我们的大家可以看这个上面它是集成了很多的打印头，那么包括同轴的、单轴的、静电纺丝的，不在这个领域的这个朋友可能不是很清楚为什么要用这么多，比如说我们的同轴挤出，所有的生物材料它是需要通过胶联去成型的，否则他就是很稀的那种乳液态。那么同轴挤出通常情况下，我们会把其中的胶联剂和我们的生物材料一起挤出来，边挤出、边胶联成型、边固化成型这样的一个目的，这是第一个目的运用。第二个应用我们为什么还要做同轴的？有时候有一些材料它的性能比较单一，它可能生物材性能比较好，但是力学性能很差，我们就会给它去混合多种材料，比如说把两种材料的性能给它进行一个集成，就会用到这种同轴的，我可以通过两种材料去给它同时挤出。那么静电纺丝是什么概念？我们刚才可以看到支架它是宏观的支架，它最大也要做到几十微米，但是这种几十微米的一个量，大家会觉得好像已经很小很细了。但是对于细胞来说，我们刚才说到你最终的生物体是要细胞能够攀在上面去生长的，而细胞的级别几乎都是在纳米级，或者是几个微米，就是大的细胞脂肪干细胞它也是几微米了，那么这样的话它是呆不住的，怎么办？我们就需要用到静电纺丝，它是一个纺织领域的技术，我们把它应用过来。应用过来干什么？做一个微观的在宏观支架上面。我就跟蜘蛛喷丝一样，我给它喷在它的宏观支架上面，给它搭出一个更细的这样的结构，然后让细胞能够很舒服的趴在上面，又不会漏到支架的孔里面去，那么这个是静电纺丝的一个目的。那么我们之所以会用到微量泵、气泵、蠕动泵是因为我们在去打印的过程当中都是很细微的驱动，不能让它一下子取出太多的材料，那么就是要很精密的去控制。高压电源是专门给静电纺丝的，它必须在高压的情况下才能拉出细来。这个是我们最初的一个综合的打印平台。那么我们刚才说的CAD/CAM的部分，那就是我们开发了上一级的界面，怎么能够得到三维的模型，怎么能针对这个模型去规划出它的打印路径。那么这都属于界面软件开发的部分的，全部都是我们自主开发的。后续我们也就是说两个材料不够的情况下，我们就进行了多喷头多喷嘴的一个开发，可以实现更多材料的集成的打印。好，这个是第一个。
目前我们在这个平台的基础上又做了一个改造，其实和我们 FFG的项目有一个综合。当时因为我们的连续纤维，我们是希望能够沿着它的受力方向去成型，所以我们就开发了一个多轴的也就是5轴的一个打印机。那么我们就想，能不能把借鉴到我们生物3D打印领域当中来，然后让它的成型自由度给它增加起来，然后能够成型更多的比较复杂的组织或者是结构。
那么比如说我们现在在三轴的基础上，我们加了一个旋转平台和一个摆动平台，那么这是实物，因为我们都是实验室，还没有进行产业化，看上去不是很好看，但是我们的功能上已经实现了。比如说这个我们拿其中一个就是漏管，就是我们肠漏经常会需要去移植一段漏管的，那么这个漏管通常情况下它是弯曲的，如果用我们传统的3D打印机去打的话，就是避免不了它中间的中空部位和它的弯曲部位，都是会有支撑材料的存在。那么我们如果用了5轴的打印机，我可以一体化成型，打出来就已经是我们最终想要的漏管了。那么这个是我们目前正在做的，还不是很成熟的一个多轴的生物打印。
那么针对我们装备，我们现在围绕它已经做了一些根据医院医生的需求，我们已经打印了一些组织，比如说这个是人工神经导管，那么我们是采用模具，加上我们刚才的平台上面的电纺，去进行了一个复合，然后去到了一个动物体内去做了一个检测。然后还有我们的腹壁，也就是说我们腹腔，当腹壁疝或者是一些腹壁肿瘤被切除之后，我们的腹腔就会出现漏洞怎么办？我就需要给他去做这种腹壁的一个生物补片。
那么还有针对血管的，我们是仿生人体的三层，就是我们的人的血管是由三层构成的，我们仿生三层血管去给他也做了一个仿生血管的一个制备。然后针对我们刚才说的骨，比如说像一些梯度骨，然后多材料，比如说软骨等等，那么像这个是在我们培养了8周之后，我们的支架全部降解，最后就形成了这样的一个骨。我们会看到这已经是和我们人体的骨是非常接近的一个状态。我们还做过一些皮肤，还有一些血管化的支架。可能现在大家对血管还不理解，一会我会给大家具体来讲。
我针对这其中的几个典型的给大家介绍一下。那么第一个就是我们针对神经损伤，我们做了人工的神经导管，我们人的神经大家可以看到像这边我这里边会有神经膜，然后里面有很多的轴突，我们之所以我们手会动，我们会有一个感觉，都是靠轴突信号是连接的，但是一旦你的某一根神经断掉了或者受损了，你就会影响你的一些动作或者是一些行为，一定要就需要我们去做神经的修复。那么现在神经修复有两种，一种就叫自体的移植，也就是说你比如说一个重要的，比如说你的坐骨神经断掉了，那么这个时候它很重要，你可能腿就不能都不能动了，我就可以给你从其他的不太重要的神经，我给你就把你自己的不是很重要的神经的给你截过来，然后把这块补起来就叫自体移植。但是你就会存在一个刚才我说的，你自己还要再受一次伤害。那么第二个就叫异体移植了，比如说有人给你捐赠，那么你就是要找到匹配的供体，这个就是从从来源上来说就比较少。好，我们现在想干什么，我们就想做这样的一个人工的神经导管，能够比如说黄色的就是两节，人体的真正的神经了，中间的透明的就是我们想去做这样的一个人造的神经去把你断的去连接起来，然后恢复你的功能。这个就是我们的一个目的。我们现在是怎么做的，我们去做了这样的一个设计，然后用浅蓝色的，我们叫做PLA它叫做聚乳酸，是一种典型的生物材料。那么我们去用它去纺了这样的一层膜，膜是仿生我们神经的外膜的。然后里面大家可以看到有几个孔洞，中间一个大孔洞，然后旁边有几个小孔洞，这些孔洞它是空的，它作用就是我给你一个通道，然后使得我们刚才说的断的这两段神经，它的轴突会自己去长。我们人体是很神奇的，它这边有通道，它就会沿着通道往前走，然后最后断的两段就会结合到一起，然后就形成了它修复的一个效果。那么这个是我们当时设计的，所以你不用说我断的是什么样的轴突，它有10根我要做10根不用的，你只要有这个通道就可以了。好，我们怎么去做它？既然我要给它一个引导的作用，所以我们分了几层，我们在它内层的时候，我们就用电动力的一个止血喷头沿着我想要的方向去给它有序的成型。然后中间的轴上。接着我们去用PLA就是光固化的工艺，我们去打了一个模具，然后把这个模具我灌注了明胶，我们知道明胶，很多的面膜里面都会用到的材料，所以它是很典型的生物材料。然后我们就给它灌进去，灌进去以后我通过干燥之后，固化之后就形成了我们像神经的这样的一个外形。最后上到我们的平台上面，用我们的静电纺丝技术去给它外层去喷一层电纺的膜，这样就形成了一个仿我们天然的神经的一个形状做出来，大概就是这个样子。我们给它做了一个电镜图，大家可以看到这边就是我标红的这几个就是它的旁边的几个小孔洞，然后中间的孔洞以及它外层的模仿我们的神经外膜的外层。那么针对这样的一个样品，我们做了力学的测试。因为你不能植进去以后它一拉就断了是不行的。所以我们要满足它的需求，然后我们还做了一些细胞的实验，我们可以看到在这边我们通过多天的观测，所有的绿色的点都是活的细胞，我们是把细胞解决种植进去的，然后经过几天的培养，如果它本身的生物性能很差的话，细胞都会死掉。但是我们明显能够看到经过几天之后，到第五天的时候，跟第一天比繁殖的程度是非常高的。所以这边包括大通道，就中间最大的。最右边的这个是旁边的小通道，我们都分别做了检测。然后最外面的就是我们外层包的白色的 PLA的膜，那么我们会发现它的细胞繁殖率都是非常好的。
好，那么这个是我们做了一个动物实验了，这个是当时新疆的一个医科大学，他们的神经外科然后跟我们联系.但是动物实验都是我们做不了的，都是需要医生来配合，然后我们只是给他们提供人造的支架。他当时怎么做？他就逮了一只健康的兔子，然后专门把他的坐骨神经，扒开之后就会发现天然的神经是这个样子的，然后他人工的给他打断，打断了将近一厘米这样的一个长度，然后把我们这个给它缝合上去。大家可以看到比较粗的就是我们做的人工的神经导管，移植进去以后我们就给它缝合上，接着就是去观察四周八周，看看这个兔子能不能恢复。刚打断的时候这个兔子这个后腿是不能动的。然后我们可以看到经过四周之后，明显就已经开始跟两边的神经已经有连接了，然后到第八周之后，兔子基本就能那个活动还有一点跛，但是它已经开始能够活动了。那么这个是神经。
然后第二个给大家介绍一个应用，这个就叫做腹壁的缺损了。那么腹壁缺损这个也是很常见很多发的一个疾病，像欧美国家这个病大概能达到千分之1~千分之5，一个就1000个人里面可能就有1~5个人会产生疾病。那么大家可以理解，就是我们的就肚子这个部位，它一旦缺损以后，大家可以看到它的创伤面是非常大的。来看这一把15厘米的尺，最大的时候都到这个程度。那么这个时候就是说第一个它的发病率很高，第二个就是说它特别容易再次感染。就是说我们现在即便把它按照常规的补片给它补上去，然后它还会出现二次的感染，然后需要打开再重新换一块新的补片上去。那么这样的话对这个病人来说，他是非常的痛苦的。我们可以看一下目前它是拿什么样的补片，第一个这种人工合成，大家可以看到就跟我们蚊帐一样，这种纱布状的。那么这种补片它的力学性能非常的好，因为它属于聚合物材料，然后弹性强度都比较。，但是它唯一不好的就是它不是生物材料，然后也没有抗菌的性能，所以就特别容易出现并发症。这是第一个最常用的。然后第二个就是我们说的你自体移植了，我这边缺的大，我从别的地方移植一块，我们就医生就管这种叫做皮瓣移植。我们可以看到皮瓣移植第一个对医学要求非常高，我要一直包括连接等等它技术要求非常高。那么其次就是说对你自身来说的话，你还会在其他地方产生创伤。那么第三个现在商用也有了，叫做细胞外基质，就是简称是Adm他是拿什么做的？拿猪皮给它脱了细胞之后给它再碾成粉末。那么大家可以看到就这种材料它获得的渠道就知道它的生物相容性是非常好的，但是它唯一的缺点就是特别的软。对于我们腹腔来说，其实我们整个人体里面，最需要很强的强度的就是我们腹壁。因为大家想一下你打个喷嚏，说不好听点这这种补片可能就破了。所以就是说它有它的好处，细胞喜欢，因为它生物相容性好，然后它又可以降解，但是它唯一不好的就是你力学性能怎么办？所以我们就想能不能去结合，结合塑料补片和生物相容性好的 Adm补片，去做成一个三明治形式的这样的一个复合补片。
那么这个就是我们做的一个工艺的过程。也就是说我们把 Adm的材料给它去织成这样的一个网片，然后把传统的PP或者是PLA的塑料补片给它夹在中间，这样变成一个三明治的形状。然后通过京尼平是一种固化剂了，胶粘剂，然后最终给它固化成型，然后变成这样的一个复合的补片。这是我们在成型过程当中所用到的装备，我们每做一个组织都要在这个平台上去做一定的改变。所以我们这属于一个研发的过程。大家可以看到这个我们做出来的一个三层的。本来我想给大家看的这里面我们后来加了一个tpu。tpu它是弹性比较好的，你就拿我手去撑的话，它是完全可以去伸展，然后而且也不会破裂，所以它的强度是非常好，这是我们后来又改进的一种材料，就单层就可以做到比较好的弹性。好，我们针对我们做出来的人工补片又做了什么测试？做了力学的拉伸测试，然后大家可以看到这8根是线，就说在医生使用补片的时候，它是要缝合上去的，所以我们这个叫做缝合强度的一个测试。那么经过这些测试，它都满足就是我们人体腹壁对补片的一个最高的力学性能的要求，然后我们还做了我们叫亲水性测试，亲水性测试是体现它的生物性能，它是一个侧面来体现，亲水性越好的，那么它的水接触角就会越小。那么这个是生物相容性，这个上面是什么，你这个细胞到底喜不喜欢在你支架上面去攀附，这个是一个细胞的黏附实验，我们可以看到从最开始一直到48小时之后，这上面的每一个小点这些都是细胞，那么这个细胞是很喜欢我们的材料的，因为它的相容性，包括我的结构，它扒的都很牢，它也没有掉下去。
那么这个是我们第九人民医院的腹壁外科，它可以是在国内首屈一指的腹壁外科了，他们的团队跟我们合作，然后来来验证我们补片的性能。我们可以看到我们是专门针对小白鼠，然后在它的腹壁的地方做了一个3厘米×4厘米这样的一个健康的这样的一个人造的缺损，然后把补片给它补上去。我们发现经过一段时间之后发现它长势很好，然后还有把它打开之后，我们可以看到这些是小鼠的肠道，我们人体也是一样的，我们肠道是有一个很大的性质，就叫什么？它的吸收的性能是非常好的。所以当你的补片的材料性能不好的情况下，特别容易造成肠粘连。它会跟你的补片之间就会连起来，但我们看到这有一点点，但是很少。然后如果用我们原来的就是传统的经常会造成大面积的肠粘连，是就会造成手术失败，你就要重新换一块。还有会造成肠梗阻，一旦梗阻，我们刚开始的时候性能就是材料性能不太好的时候，小老鼠死了好多只，那也是后来一直在调整材料的生物性能和同时满足它的力学性能。
第三个我想给大家介绍的就是我们刚才前面一直在提器官，那么不管是器官还是大块的组织，大家可以看到我们刚才做的那些组织都比较小，但是当你的组织也好，器官也好，为什么肾脏它没有办法形成活性的，就是因为它内部没有血管化的网络，越大的器官越大的组织越要有网络，没有网络的话，我们人体的一些血液，一些营养供给是供给不上的，那就会造成你越大它的中心内部就越会坏死，而且它本身自己还要新陈代谢，你这些代谢物又排不出去，最终你的大块的组织，不管是大块的骨，还是刚才我们看到大块的腹壁，还是我们以后想做的肾脏、心脏一定会有血管化网络的需求，而且我们可以看到人体的血管化网络是错综复杂的，然后网络也是有粗有细的，它逐渐的分叉。那么这个就是我们如果说真正能仿生成这个样子，当然是最好的，这个也是很多国内外的这种生物领域的专家都在去追求的一个目标。我们目前做的比较简单，但是我们至少是从这种平面的支架给它变成了一个空间的支架，这个我们通过去给他在接收装置上做了一些改造，然后可以实现这种多分叉的，比如说而且是空间的一分二、一分三、一分四以及这种多叉的这种结构，我们都可以打印出来了。那么我们打出来的是什么？是最终你需要牺牲掉的，什么叫牺牲？就是我不要我只是告诉你我通道想要这个样子，然后最终我要通过一些方式，比如说我们采用 F127这种材料，它是在4度的环境下就自动化成水了，它就可以流出去，我们就可以形成我们想要的通道的结构。
针对这个通道我们做了一些测试，比如说你想要的通道的直径，我们可以对它进行了一个尺寸精度的检测。然后还有贯通性，你到底这些相交的通道之间是不是贯通的，我们会在里面去通过颜色的一些试剂去给它检验是不是互通。然后我们还做了膨胀率，你不能说因为它最终的话支架是通过牺牲掉以后，然后形成这样的一个管道，你的膨胀率不能变化太大，如果你的膨胀率过高的话，就会使得它的这个通道的尺寸你没有办法保证。了这个是尺寸上面和贯通性上面，我们还做了细胞的。那一个细胞喜不喜欢你的通道？长势好不好？我们在分叉部位和直线部分都分别做了检验。然后还有说所谓的内皮化是什么概念？也就是说我这个细胞它在你的内壁上面，我是希望你最后可以连成一片，然后形成你的一个内皮，然后你这样的话你这个通道就可以一直保持下去了。那么这个就是一个内皮化的测试，这些都是对细胞核和细胞骨架分别进行染色，可以看到确实这个效果是非常好的。
那么针对血管化的动物实验，我们是怎么做的？我们是找了多只老鼠，然后每个老鼠大家可以看到，下方和上方我分别给他做了一个切口，然后其中有一个切口，我就放入有血管就是有通道的组织，然后上面这个我就放它没有通道的组织，我们分别去给老鼠给它培养了几周的时间。当培养两周的时候，我们可以看到左边这个就是我们有通道的会发现明显你植入的那块支架明显就扁了一点，然后右边大家可以看到这是没有通道的，它还是那么大。那么经过四周之后，我们可以看到带有血管化网络的它几乎都涨平了，也就是说它已经全部都被吸收和降解掉了。那么这个说明你大块没有关系，但是我可以自身的去进行一个降解，然后自身的一个完善和修复。那么这个就是一个血管化支架的一个应用。
最后一个应用给大家介绍一个人工血管，那么血管和血管化是两回事了，血管化是一个通道是空的，而人工血管比如说我们的创伤，比如说我们平时的刀伤等等，它都是把我们的血管给破坏掉了，我这个时候就希望能够有一个人工的血管来给我们进行一个修复。然后包括现在有很多冠心病患者，他也是需要进行一个（修复）。他自己的血管已经不能用了。那么目前通常医生是怎么来进行治疗的？有几种。第一种我们就叫做血管扩张，你不是堵了吗？堵了医生就会给你放一个这种金属的支架，先是聚集在一起的，然后我把它移植到你的病变部位给它撑开，然后在你这个地方给你撑着，让你不堵。是这样子的。但是大家可以看到这个是一个金属的，就是我刚才说的所有的这种异物的移植物都会存在它相应的一个问题。好，第二个我们直接按你坏的血管，我直接给你截掉，截掉以后我去拿一个人造的血管去给它连接起来，然后实现你的治疗。好，那么人造血管目前生物的血管是很少的。所以我们目前针对这个需求，我们从几个不同的点做了几款血管支架。那么第一款大家可以看到，这个是我们在改用一些材料之后，我们的血管不管内壁也好，还是外壁也好，尽可能的希望它是光滑的。尤其我们血液在通过血管的通道的过程当中，我们这就是湍流和稳流的一个状态。我希望他尽可能的稳定，尽可能的不要出现忽快忽慢的这样的一个血液流动的情况，希望它更光滑。那么我们做了一个。人体分三层，我们内层就是要光血液流通的顺畅，然后我的中间这层它要弹性好，因为我们的血管要有一定的弹性，你不能一撑就破了。所以它的力学性能都是由它中间这一层来给他支撑的。然后最外面一层我希望它不漏血，因为你是支架类的，我一定要尽可能的致密，不能说我一连然后血管血液从里面一流，它就露出去了，是不行的。所以这个是我们为什么做成三层，而且每一层比如说我们的内层我们就要用内皮细胞，我们中间这层我们就要用肌细胞，然后最外面一层我们可以用成纤维细胞，那么就分别形成最终长成他想要的三层的组织。
那么这是第一种我们材料上会有一些差别，比如说我们为什么会刚才前面提到的为什么要用同轴？就是说我们的PCL和PLA它的生物力学性能比较好，但是它的生物性能没有 COL就是胶原蛋白，没有胶原蛋白那么好。但是胶原蛋白的力学性能也比较差，所以我们就希望把他们三者的材料的性能去合三为一，然后做成这样的复合材料的这样的血管的一个支架。好，具体的我就都讲那么细了，这是第一款。第二款我们是想要什么呢？就是说你血管当做得很长的时候，我就希望这个细胞它能够顺着你给它的一个通道往里长，希望它能够细胞往里面爬。我们就做了一个内层是带有导向结构的，就是沿着我们轴向方向，给它有一个趋势。那么这样有个什么好处？就是说我这个细胞它能沿着这走，那么中间这两层中内层和中外层，我们是希望它能够在不同的方向上去实现它一个各项异性，然后能够在一个径向和轴向方向上都能承受一定的力。最外面一层我们给它采用静电纺丝的一个乱喷的结构，然后就使得它的致密性很好。大家可以看到从电镜图上面我们是明显的会有三层的一个分层，然后还有它的导向性，当我们种了细胞之后会发现这个细胞真的是沿着它的一个角度的方向去给它排列成型的，说明我们内层它是有一定的导向性了。那么这个旁边是我们给他们搭的一个实验平台，就是你怎么能够实现它的有序。因为当你不给它进行外界电场干扰的情况下，它就是一个乱的结构，它就跟蜘蛛丝一样乱喷的。好，那么这个是第二款血管，那么它是有序性。第三款血管它是弹性特别好。那么它的好处就在于什么？我们加了蛋清，蛋清又便宜，然后它的生物性能又好，然后他就可以提高它的弹性的效果。我们也做了一个三层，而且它的弹性非常好。这个是我们在医院，现在也叫第二军医大学附属的医院，那么他们给我们做了动物实验，这个就是要用到猪了，一头猪好像大概就要七八千块钱，做这个方面真的是相当费钱的。然后为什么要用它？因为它的血管和我们人体的很多的血管它的粗细是差不多的，如果用小老鼠的话就太小了，所以我们给它专门在它的股骨的部分给它人人为的去切断了一段血管，然后把我们的去人造血管给他补充上，然后在刚刚移植完之后，专门用多普勒的超声去测了一下它里面的血液流通的情况发现是很顺畅的。而且我们做的血管医生做下手术来说，缝合性非常好，很有弹性，而且它不会漏血，然后贯通性也很好。后续我们也是现在还在一直跟他们在不断的改进血管的一些性能。
好，那么我就最后做个总结，因为里面还有一些像骨支架什么，就是我们很早的研究我就不介绍了，这些用到大家可以看到有很多的材料的名称，然后都是一些生物材料，然后针对每种材料他要想成型的话，我都要对应的有辅助的这种溶剂，然后让它固化成型，然后你做不同的支架还要用到不同的细胞，我们里面用到的基本的一些工艺，我也做了这样的一个总结，我就不具体来讲了。
那么总之生物3D打印可以助力我们医疗行业的发展，尤其像今年新冠什么的，其实我是觉得比如说我体外模型，比如说可以做一些药物的载药的一些检测等等，其实在生物3D打印用这个技术其实都是可以做很多的工作的。我今天的报告就到这。然后大家看看提问一下。
除了在医学上应用，能否应用在仿生机器人领域？
仿生机器人要看。比如说我看到过有一些仿生机器人，比如说象鼻子就是费斯托，他们公司做的，他是在前面的手端它是靠吸力，然后去可以做一些抓取。那么像这种的话，它其实还是以传感器为主，然后仿生机器人的话，你比如说我可以做人造的就是面部的皮肤，像日本它做人形机器人对吧？它也属于一种。后还有比如说像一些叫什么仿生鱼是吧？但是这些其实最关键的还是传感器技术，它不属于它对降解性的要求是比较少的。
可以用于临床吗？
已经可以临床了。
设备的关键技术？
设备的关键技术最难的是什么？刚才我们不是开发了两款装备，那么它最难的就是说我几个喷头之间的一个多材料的切换，然后还有当多轴的时候，我的六轴的一个协同，我怎么能够让它能够去打印出我想要的比较复杂的这种支架的结构。所以它里面的最关键的就是我们的其实软件技术是非常关键的，我们要开发这里边的路径规划的这个方法，然后去多轴运动协调，然后包括一些传感的检测之后。然后我们怎么对这个信号进行处理。
孙伟教授的研究？
那么对孙伟教授在这个方面，我们跟他们没有合作，我们应该属于有一定的像有类似的地方，但是每一个学校做这个的侧重点有点不太一样。像我们都是根据医院医生的一个具体需求，所以针对性不太一样。你像我们刚才说到血管，那么他们长海医院，因为他是军事学校，然后这样子的话，他们就希望能够进行快速的血管的一个制备。
所以他现在给我们提到的要求就说你血管能变形吗？所以就是说比如说战创伤里面有80%都是血管伤，那么医生现在的血管修复是要在探照灯显微镜下面去缝合血管，这叫血管吻合术。他们说你能不能做成一个非吻合的，然后在战地上面一分钟就能搞定的血管的搭接，我们现在正在做这个事情。我觉得只要有应用，应用的点实在是太多了。所以尽管说是同一个大方向，但是可以做的内容是非常多的，然后可以针对的领域和针对的具体的要求是完全不太一样的。所以这个是合作是没有，但是我们经常在很多会议上也都是能见得到。
打印提供商？
打印提供商是什么概念？我们所有的平台都是我们自己开发的，从软件到硬件的搭建，然后只不过说可能我用到一些控制器，那是现成的。但是从软件上面，然后到这个平台的组装，然后调试应用都是我们自己。没有提供商，我们甚至是想我们做的设备以后能变成产品，而不是去买现成的产品，所以不存在供应提供商的问题。
材料的要求？
然后这个材料的要求。材料的要求是这样子的。就是比如说刚才大家看到的 Adm，那么就是说猪皮的制成的粉，当时材料是来源于九院腹壁外科，他们说这个已经开始有人用在他们腹壁上了，我们这边能不能拿这个材料去做这个成型。所以我们是不做材料的，但是我们拿到任何一种新的材料，怎么能够用3D打印的装备去把它成型出来，这个是我们要做的一个重点。但是我们要知道，比如说刚才你们可能也听到里面有很多的材料，这些材料都是现成的，但是我们为什么各种材料去混合，就是因为当我的医生的用户，他的需求不一样的情况下，比如说他需要弹性好的情况下，我就想能不能加上tpu，如果它的力学性能要求更高了，我能不能加上羟基磷灰石等等这些。我要给他去调配各种材料，然后有一些材料会发生反应。大部分材料它是不发生化学反应的，这就是为什么会我们还甚至会做一些当材料混合之后，我们会给他做红外光谱的分析，看看材料与材料之间到底有没有发生化学反应，或者是各种材料键之间。
软件系统？
软件系统也是我们自己的，我刚才不是介绍了，就是说我们是拿 c sharp去自行开发的，这样的话我们才能扩展各种功能，你们也可以看到我们在打印不同的组织结构的时候。这就是我们可能跟很多其他学校不太一样的地方。很多学校它是买现成的生物打印机，然后主要就是说我换换材料，然后软件也是它的路径有的才能打。我刚才给大家看到的比如说弯管的肠漏，这种我们也叫无支撑的打印，也叫做空间的打印，那么这种动态切片算法都是我们自己开发的，没有软件供应商给我们。只是一个源代码，然后我们自己去不断的一个模块一个功能去扩展，所以我们还是属于研究的一个阶段。
你们的工作很有意义！
谢谢，这个姓唐的朋友，非常感谢你。我也觉得我们这个很有意义，但是对我的感觉说想应用到人体，然后还有很长很长的一段路，而且包括投入也是非常大的。那么国际上现在很多学校都在做。然后可能比较好的像，我们去年有一个学生是去了美国的佐治亚理工，然后他也是偏工科，但是他们也在做这个方向。然后像哈佛的医学院，然后加州理工也有一些人在做，然后我们现在马上有一个同学，有一个博士生要去德国的德累斯顿。他们那边也有一个教授在做这个方向，包括我们维也纳大学，我也知道有，然后只不过当时我不知道，当时是我联系的时候是按照连续纤维那个方向去联系的我的外导。但是其实我去了之后，我才发现维也纳大学也有相关的研究，而且好像维大是在临床医学领域是很厉害的，好像在国际上都很知名。现在这个领域我们是在13年14年左右开始做这个方向的，当时做的时候其实国内外非常的少，那个时候真的是发文章相当的好发，现在发现好多文章都已经出来了，然后想想法比较高的这种一定要在核心的一些技术点、难点上去攻克，才有可能要得到同行领域的认识、认同。
谢谢，要是我们维也纳这边有朋友能跟我们合作最好了，因为我们每年都想申请你们的FFG，好难申请。去年我也报了一次，跟莱欧本矿业大学报的，当时也是跟连续纤维这个方向。当时你们奥地利这边8个单位，把维大也拉上了，都没有申请下来，所以这个以后我们努力。也不当然不光那个方向，我觉得生物这个方向如果有朋友感兴趣的，你们也可以跟我联系。