FAMU开创太空电子3D打印技术，消除对地球供应材料的依赖并实现按需制造

2025年7月13日，南极熊获悉，来自佛罗里达农工大学 (FAMU)的研究团队推出了突破性的太空3D打印技术，可以从根本上改变宇航员在长期太空任务中的生存方式，消除对地球提供的材料的依赖，并实现太空中的按需制造。

这项开创性的工作由佛罗里达新墨西哥州立大学-佛罗里达南方大学工程学院化学与生物医学工程系的拉马克里希南（Subramanian Ramakrishnan）教授领导，已获得美国宇航局 500 万美元的资助，用于开发对未来太空探索至关重要的下一代材料。

拉马克里希南说道：“想象一下，在执行太空任务时，随着任务的进展，我们能够打印传感器、辐射防护罩，甚至功能性组织。这种能力可能会改变太空探索的模式，使任务更具可持续性，并能更好地应对不可预见的挑战。”

△助理教授 Jamel Ali 和 Subramanian Ramakrishnan 教授。图片来源：Scott Holstein。

空间制造材料

Ramakrishnan 的团队正在开发名为 MXenes 的专用二维材料，以及金属和半导体纳米颗粒，以制造专为外星环境中的 3D 打印而设计的先进油墨。

Ramakrishnan说道：“这些先进的墨水可用于打印各种设备，从检测气体和应变的传感器，到天线、辐射屏蔽和柔性电子电路。它们对于用于太空任务的3D打印材料尤其重要。”

这项研究代表着向太空制造（ISM）迈出了关键的一步，使宇航员能够在轨道上生产他们所需的东西，而不是依赖从地球运输的材料。

地外资源

最有前景的创新之一是利用月球和火星的土壤（即风化层）为未来的月球和火星任务制造专用的打印材料。这种方法将当地资源转化为宝贵的建筑材料，有可能实现在其他星球上的可持续居住。

参与这项研究的跨学科团队包括来自佛罗里达农工大学生物系统工程系的Satyanarayan Dev、来自佛罗里达州立大学的 Richard Liang 和来自美国宇航局戈达德太空飞行中心的 Margaret Samuels。

Ramakrishnan 表示：“太空3D打印系统具有关键功能，使我们能够一步完成精确传感器图案的制造，从而确保高质量的设备集成和按需设计和制造。”

精密打印

研究人员开发了一种称为电流体动力学（EHD）打印的创新技术，利用电场精确沉积纳米颗粒，用于柔性电子传感器应用。

Ramakrishnan 说道：“通过将这种打印技术与激光固化技术相结合，我们可以快速制造传感器，并加快制造过程。这种简化的方法对于未来的太空任务至关重要，尤其是在国际空间站上执行任务时。”

为了提升科研能力，FAMU通过美国国家科学基金会（NSF）额外70万美元的资助，购置了一套先进的nScrypt 6轴3D打印系统。这套专用设备可以在曲面上创建复杂的设计，尤其适用于航空航天和医疗器械应用。

拉马克里希南说道：“我们正在试验创新的油墨配方和技术。这些设备正在帮助我们为NASA生产全新且令人兴奋的下一代传感器。”

微重力下的生物医学前沿

作为材料研究的补充，联合主任兼助理教授 Jamel Ali 正在研究人类细胞如何在类似于月球和火星的微重力环境中自我组装。

Ali 的团队研究 3D 打印组织在太空中的行为，以期对治疗细胞扩增和再生医学产生影响。他的合作伙伴包括佛罗里达州立大学医学院的 Emily Pritchard 和杰克逊维尔梅奥诊所的研究人员，并与 NASA 肯尼迪航天中心合作。

这项研究解决了在曲面上 3D 打印生物材料的独特挑战，应用范围远远超出了太空探索，还扩展到可以造福地球上患者的医疗创新。