重磅汇总！2025年上半年Nature 3D打印领域研究进展

2025年上半年，Nature期刊的3D打印研究以其跨学科、创新性的特点，展现了这一技术在科学研究中的革命性潜力，研究涵盖了生态模拟、精密医疗、材料科学等领域，可以说，3D打印技术正在突破传统学科边界，为解决复杂科学问题提供前所未有的解决方案。研究不仅仅停留在技术层面，更体现了科学界面对全球性挑战时的创新精神和跨界协作能力，标志着3D打印正从一种制造技术，逐渐发展成为一种强大的科学研究工具。

一、可降解热固材料

2025年1月，康奈尔大学研究团队针对热固材料的可持续发展，提出了一种具有革命性意义的合成新方法，为材料科学领域带来重大突破。他们的研究题目为：
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材料）。



传统热固材料因其不可回收性和环境持久性而备受诟病，该研究提供了一种全新的材料合成范式：通过精确的催化控制，实现材料性能的精准"定制"，并赋予材料可降解和可回收性能。研究团队利用单一生物基单体，在光催化和金属催化的协同作用下，成功制备出性能可调、可降解的热固材料。

这一突破拓展了材料科学的边界，还为可持续材料设计提供了全新思路。研究成果有望在汽车、航空航天、建筑等领域产生深远影响，对推动循环经济和绿色制造具有重要意义。同时，这项研究可以被视为3D打印材料科学的一个重要突破，特别是在可持续和高性能材料方面，为3D打印技术提供了一种全新的材料解决方案。




研究亮点
●首次实现从单一生物基单体2,3-二氢呋喃(DHF)制备可精确调控、可降解的热固材料
●精确调节光照时间、催化剂浓度等关键参数，可制备从软到硬、从脆到韧的不同性能材料
●材料具有智能降解特性，可通过热、酸、氧化等多种途径选择性降解，并实现单体的高效回收再利用

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08386-w

二、3D打印多模态手性变形元件：解耦驱动新范式



2025年4月，来自普林斯顿大学的研究团队通过精密的3D打印技术，突破性地设计了一种模块化手性变形元件，研究题目为Modular chiral origami metamaterials（模块化手性折纸超材料）传统3D打印材料往往受限于单一变形模式，而该研究通过创新的几何结构设计，实现了在单自由度驱动下多维度变形的可能性。研究团队利用高精度3D打印工艺，精确控制元件的微观结构，使其能在单一驱动下同时实现扭转、收缩和高度变化。



研究亮点
●首次通过3D打印技术实现具有解耦驱动的多模态变形元件，在单一驱动下可实现0°-90°扭转、25%的面内收缩和超过50%的高度收缩
●开发了一种高度模块化的3D打印装配策略，可精确控制局部结构的手性特性和载荷容量，为定制化智能材料提供新方法
●展示了3D打印多模态变形元件在可重构机器人、软体机械、热adaptive系统和信息加密等领域的广阔应用前景

相比传统制造方法，3D打印技术的优势在于能够实现复杂几何结构的精确制造，这项研究充分体现了这一优势，为智能材料和可变形结构设计开辟了新的路径。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08851-0

三、3D打印揭秘：拟态昆虫的进化密码



2025年7月，来自诺丁汉大学的研究利用3D打印技术，深入探讨了巴特斯拟态模仿系统中的复杂进化机制。研究团队通过3D打印精密制作不同相似度的拟态昆虫模型，考察了捕食者对这些模型的识别和选择行为。他们创新性地使用3D打印技术，生成了从低相似度到高度精确的拟态昆虫模型，并测试了鸟类和无脊椎动物捕食者对这些模型的行为反应。





研究亮点
●首次使用3D打印技术创建精确可控的拟态昆虫模型，实现了对拟态准确性的细致操控
●发现鸟类对拟态昆虫有极强的识别能力，颜色和大小是最关键的模仿特征
●证明不同捕食者（鸟类、螳螂、跳蛛、蟹蛛）对拟态准确性有不同的敏感程度


这项研究通过严谨的实验设计，量化了拟态准确性对生存的影响，阐明了不同捕食者在拟态识别中的差异性策略，为理解自然选择和进化适应性提供了实验证据和定量分析方法。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09216-3