2025上半年3D打印Science、Nature正刊8篇研究！中国学者6篇！
截至2025年上半年，发表于Science、Nature正刊与3D打印技术相关的研究为8篇，有中国高校或中国学者发表的研究多达6篇。分别聚焦金属3D打印工艺1篇、可循环聚合物3D打印材料2篇、先进3D打印结构2篇以及先进应用3篇。本期，3D打印技术参考带大家回顾这些突破性进展。
1. 聚焦先进结构，中国学者一作
2025年3D打印技术领域第1篇Science文章于1月17日发表。来自加州理工大学的博士后、中国学者周文杰，发表了一篇题为“3D polycatenated architected materials”的文章。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr9713
该研究登上档期封面
该研究介绍了一种新型的架构材料——3D多联结构材料（PAMs），它在刺激响应、能量吸收和变形方面超越了传统架构材料，在航空航天、生物医疗和机器人领域具有潜在应用价值。研究团队实现了对这种结构的精确设计，并使用一种脆性丙烯酸聚合物3D打印制造了N×N×N阵列的3D多联结构。通过3D打印，研究者能够精确控制PAMs的几何形状和拓扑结构，从而研究其在不同加载条件下的力学响应。这项研究为创造具有前所未有的力学性能和响应控制的架构材料奠定了基础。
2. 聚焦先进工艺，中国学者一作
2025年3D打印技术领域第2篇Science文章于2月20日发表。来自伦敦大学学院的中国学者XIANQIANG FAN（2016-2019年就读于清华大学）发表了题为“Magnetic modulation of keyhole instability during laser welding and additive manufacturing”的文章。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado8554
熔池随磁场流动和无磁场流动
研究聚焦在激光粉末床熔融（LPBF）过程中，应用磁场减轻钥匙孔孔隙度的问题。通过高速同步辐射X射线成像技术，结合横向磁场实验，揭示了匙孔不稳定性的产生机制，并证明磁场可通过热电磁流体动力学效应调控熔池流动，有效抑制气孔形成。该研究不仅为激光焊接和LPBF技术中匙孔不稳定性问题提供了新的解决方案，也为未来制造技术的发展提供了重要的理论支持。通过磁场控制匙孔动态的方法，有望在不改变材料成分的前提下，显著提高制造零件的质量和性能。
3. 聚焦先进应用，中国学者一作
2025年3D打印技术领域第3篇增材Science文章于2月20日发表。来自奥地利科学技术研究所的中国学者Shengduo Xu博士，以第一作者发表了题为“Interfacial bonding enhances thermoelectric cooling in 3D-printed materials”的文章。研究人员通过挤出式3D打印技术，结合界面键合优化策略，成功制备出一种高性能热电材料，并组装出能够在空气中实现制冷温差达50°C的制冷器件。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads0426
合成工艺和性能
新闻评论指出，此突破不仅显著降低了热电材料的生产成本，使之达到了商业级性能水准，而且极大程度地削减了材料与能源的损耗，并有效缩短了生产周期。这项研究为电子产品及可穿戴设备中的多样化冷却需求提供了极具扩展性的解决方案，同时，也为烧伤护理及废弃能量回收策略等前沿医疗领域开辟了新的道路。凭借所展现出的商业级卓越性能，这项研究成果有望超越学术范畴，展现出深远的实际应用价值，进而吸引那些致力于技术创新与应用的行业伙伴的广泛关注与兴趣。
4. 聚焦先进材料，中国学者团队
2025年3D打印技术领域第四篇Science文章于4月10日发表。来自浙江大学的谢涛教授和郑宁教授团队发表了题为“Circular 3D printing of high-performance photopolymers through dissociative network design”的文章。同期，国际学者在Science杂志进行了透视评论。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads3880
硫醇与芳香醛的可逆光点击化学反应
传统光固化3D打印依赖于丙烯酸酯类单体的自由基连锁聚合，所获得的聚合物网络无法解聚，给企业生产和环境带来了巨大负担。这项研究的重要突破在于，研究人员通过特殊的光聚合物网络设计方法，实现了高性能聚合物的循环3D打印。这项技术不仅能够制造出具有高机械性能的3D打印产品，同时能够解决传统3D打印聚合物难回收、无法循环使用，进而造成大量浪费以及污染的问题。
5. 聚焦先进应用，中国学者通讯
2025年3D打印技术领域第5篇Science文章于5月8日发表。来自加州理工学院的研究团队发表了题为“Imaging-guided deep tissue in vivo sound printing”的文章。该文章的通讯作者高伟教授，本科就读华中科技大学，硕士毕业于清华大学，现为加州理工学院医学工程教授。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt0293
体内3D打印平台原理
这项研究的重要突破在于，其推出了一个体内3D打印平台，该平台可在实时成像的引导下，使用聚焦超声对活性组织深处的特定位置3D打印生物材料或聚合物。这是一种有效的高精度、可控体内3D打印方法，不仅速度快，而且打印材料具有生物相容性，取得了可观的治疗效果。这项工作为组织再生、靶向药物递送、生物电子学和非侵入性治疗开辟了方向。
6. 聚焦先进应用，华裔学者评论
2025年3D打印技术领域第6篇Science文章于6月12日发表。来自斯坦福大学的研究团队发表了题为“Rapid model- guided design of organ- scale synthetic vasculature for biomanufacturing”的文章。Science同期发表了来自剑桥大学的华人学者黄艳燕教授以及悉尼大学的华人学者居理宁教授联名评论文章“Synthesizing vascular trees at speed”。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj6152
这项研究主要探讨了生物组织领域的重大进展，聚焦使用3D打印技术快速开发具有人体器官尺度的大尺寸血管网络。研究人员开发了一个模型驱动的设计平台，能够使血管的生成速度提升230倍；结合多保真计算流体动力学模拟和三维生物打印，最终使制造出的血管模型结构、形状及尺寸均能达到人体器官规模。该研究将为体外构建具有活体功能的器官来用于药物筛选、疾病研究和移植带来新的发展契机。
7. 聚焦先进材料，康奈尔大学团队
2025年首篇与3D打印技术相关的nature正刊文章，于1月29日发表。来自美国康奈尔大学的研究人员，发表了题为“Degradable thermosets via orthogonal polymerizations of a single monomer（通过单一单体的正交聚合制备可降解热固性塑料）”的文章。
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08386-w
从DSF中合成可降解的热固性有机化合物
该研究的核心内容是关于一种新型可降解热固性材料的合成、性能调控以及其在光聚合3D打印中的应用潜力。在3D打印中，热固性塑料主要用于光固化，广泛应用于航空航天、汽车制造和生物医学等领域。但传统热固性塑料在固化后形成不可逆的三维网络结构，性能高但不可重复使用，对环境不利。康奈尔大学的研究人员采用生物来源的二三二氢呋喃单体，通过两次聚合反应合成可降解热固性塑料。光聚合3D打印技术在该过程中实现了时间和空间的精确控制，通过调节光照时间和强度以及催化剂浓度，获得了不同物理性质的热固性材料。研究人员表示，这种新材料性能与商用热固性材料相当，可用于电子仪器、包装、鞋类等领域，且可循环使用并降解为无害成分。该研究还为3D打印技术的发展提供了新的思路。
8. 聚焦先进结构，中国学者一作
2025年第2篇与与3D打印技术相关的nature正刊文章于4月23日发表。来自普林斯顿大学的研究人员赵拓（其本科就读于大连理工大学，现为普林斯顿大学），发表了题为“Modular chiral origami metamaterials（模块化手性折纸超材料）” 的文章。
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08851-0
该研究中的典型结构
该研究的核心内容是借助3D打印技术开发出了一种具有多模态变形机制的手性折纸超材料，能够通过单一控制即可实现平动+扭转的复合运动，还能在三个方向自由伸缩膨胀。它的创新在于模块化组装方式，能像乐高积木一样自由更换组件：既能调整出近零/负泊松比等特殊性能，又能预设多种稳定状态。这种“可编程超材料”应用潜力巨大，可以制作抗震缓冲装置；跨界融合磁/热/光功能后，既能造出会变形还能移动的机器人，又能开发智能温控建筑。整个设计打破了传统材料单一功能的限制，让单一控制实现多模态运动成为可能，真正实现了材料与智能系统的深度融合。
