2025年3D打印Science、Nature正刊12篇（上）

2025年发表在Science和Nature正刊上的，与3D打印技术相关的研究多达十余篇。就总数量而言，跟2024年一致，同样一致的还有这些研究的主要参与者，都有8篇出自中国学者之手。

它们分别涉及3D打印新工艺、新材料、新结构、机理探讨，同时也有多项研究属于借助3D打印技术实现了其他行业的重大创新突破，但后者并不能称之为3D打印技术本身的重大进展。接下来，将按照这些研究所聚焦的不同类型，分别进行介绍。

No1. 聚焦金属3D打印机理研究，改善成形质量

伦敦大学学院的中国学者XIANQIANG FAN等人在 Science 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

这项研究聚焦金属3D打印的机理，探索激光粉末床熔融（LPBF）过程中使用磁场来减轻钥匙孔孔隙度。通过高速同步辐射X射线成像技术，并结合横向磁场实验，揭示了匙孔不稳定性的形成机制，与此同时验证了磁场能够通过热电磁流体动 力学效 应调控熔池内的流动行为，从而有效抑制气孔的产生。

熔池随磁场流动和无磁场流动

该研究不但给激光焊接与LPBF技术里的匙孔不稳定问题，带来新的解决办法，还为将来制造技术的发展提供关键的理论支撑；借由磁场操控匙孔动态的方式，有希望在不更改材料成分的基础上，大幅提升制造零件的品质与性能。

No2. 开发出可循环3D打印聚合物

来自浙江大学的谢涛教授和郑宁教授团队在science发表了题为 “Circular 3D printing of high-performance photopolymers through dissociative network design”的文章。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads3880

这项研究聚集于3D打印聚合物的循环使用。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。

硫醇与芳香醛的可逆光点击化学反应

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。

No3. 开发出可循环3D打印热固塑料

来自美国康奈尔大学的研究人员，在nature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，它同样聚焦聚合物循环3D打印的话题。

热固性塑料具有优异的热稳定性和机械性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造和生物医学等领域。但此类材料通常不可熔化后重新加工。

从DSF中合成可降解的热固性有机化合物

该研究开发了一种可循环3D打印的热固性材料，打印后的材料可以通过酸水解、热解聚和氧化降解等多种方法，实现选择性、顺序性的降解，降解产物能够重新聚合成新材料，形成了一个闭环的再利用过程。该研究的意义在于，它为热固性材料的合成提供了新的方法，对于减轻环境负担有重要意义。

No4.聚焦生物3D打印技术与应用

来自 加州理工学院的高伟 教授团队在Science上发表了题为“lmaging-guided deep tissue in vivo sound printing”的文章，研发出了一款超声引导的3D打印技术平台，其借助聚焦超声以及超声响应生物墨水，可以直接在体内精准打印生物材料。这些生物墨水（也称超声墨水）融合了生物聚合物、成像造影剂与携带交联剂的温敏脂质体，能经注射或导管传送至体内深处的目标组织部位。

因此，从原理说该技术可以在体内制造医疗植入物，并为体内深层组织提供定制治疗，而无需进行侵入手术。研究人员成功在小鼠膀胱病变部位附近以及兔子肌肉组织深处3D打印了载药功能性生物材料，验证了这项技术，展示了其在药物输送、组织再生和生物电子学方面的潜在应用。特别需要指出的是，此部分解读仅介绍该研究的学术内容，距离实际应用还很遥远。