Carbon 3D：整个3D打印界都为之疯狂

   Carbon 3D的创始人Joseph M. DeSimone虽然只是North Carolina State University一名普通的化学家，但是这并不妨碍他成为3D 打印界的名人。2015年，他在国际知名学术期刊《Science》上发表封面文章，并在文章中首次提出并展示了连续液体界面生产技术（CLIP），于是，整个3D打印界都抖了三抖。

（注：此两图展示的即为通过CLIP打印出的微型埃菲尔铁塔等模型，这项技术可以打印尺寸从几十微米至几十厘米的部件。）

   CLIP将3D打印的速度提高了至少上百倍，使3D打印的工业应用又推进了一大步。其技术核心原理其实并不复杂。对于高分子专业的学生来说，它甚至显得有些过于简单。在自由基聚合过程中，采用一些光引发剂可以让液态单体聚合而固化，而氧气却能抑制这样的过程。所以，只要在空间上能控制光与氧气的分布，就可以控制3D打印的过程。

   上两图即为CLIP中的核心部件。液态的树脂存在树脂池里，树脂池下面是一个可透光并透氧的Teflon材质的窗户。越靠近窗户的区域，氧气越浓，这些区域就无法进行光诱导的的聚合，即为聚合“死区”。这样就会存在一个临界的界面：界面之下永远是液态，而界面之上，就会根据光照图案的不同产生形状各异的固体部件。同时将已经固化的部件拉起，原来固化的空间迅速被新的液态树脂填满，并连续重复着上述过程，所以，你就看到了文首动图中在液体中“捞出”一个埃菲尔铁塔，其实并不是“捞”。说白了，这就是一个在时间与空间上精确控制的聚合反应。

   Joseph M. DeSimone早就料到3D打印界会为他抖上三抖。所以，除了发文章，他还要发点财。至今为止，Carbon 3D吸引了Sequoia Capital、Google Ventures、Silver Lake Kraftwerk等多家投资机构的投资，总投资金额高达一亿四千万美元。

   下图为Carbon 3D官网的宣传视频，炫酷唯美至极，感兴趣的同学可以戳视频。

Connora Technologie：碳纤维珍贵？那就让它循环起来

   碳纤维是重要的工程材料。它外柔内刚，质量比金属铝轻，强度优于钢铁。在国防军工与民用工程方面都是重要的物资。由碳纤维组成的复合材料能让汽车与飞机更加轻量化。但是遗憾的是，因为没有可靠的技术来回收这些宝贵的材料，如果汽车报废的话，这些材料也跟随着报废掉了。

   技术难点在哪里呢？原来，碳纤维通常与热固性树脂复合起来使用，热固性决定了它只可被加热成型一次，因此复合物不可被重复加工。而将二者分离又不是那么容易，热解也许是一种办法，但是碳纤维也会受到破坏。Connora Technologie的首席技术官Stefan J. Pastine在师从著名高分子化学家Jean M. J. Fréchet时候就曾想到过一个绝妙的点子。简单地说，就是将热固性的树脂变为热塑性的。技术核心在于改变环氧树脂的合成配方。将单体之一换成具有缩醛键的单体，缩醛键的存在使得最终的聚合物三维网络具有酸降解的性质。因此，将碳纤维复合物投入到100℃的乙酸中，树脂部分便被分解，从中过滤出的碳纤维便可重复利用。

   Connora已经得到了来Entropy Research Labs,Chemical Angel Network,Samsung Ventures的财政支持并进行着A轮融资。Connora也在积极寻找与运动器材生产商的商业合作，包括自行车架、帆板、滑板等生产商。

SLIPS Technologies：滑，所以才不会“污”

   你肯定有过下面图里左边的经历：

   倒洗发香波、酸奶的时候，永远会残留在瓶壁上一部分，那能不能让瓶子能像右边的这种一样干干净净呢？

   SLIPS Technologies团队创始人之一Joanna Aizenberg发明的技术或许就能实现这个目标。2011年，她领导的学术小组在另一著名学术期刊《Nature》上展示了滑液注入式多孔表面（SLIPS）技术。利用此得到的材料史无前例地排斥多种液体，具有广泛的“憎液性”。并同时兼具自愈合、抗结冰、抗高压等多种优点。

   Aizenberg的灵感来自于猪笼草。这种热带食虫植物，由于有着相当光滑的表面，昆虫落在上面之后“刺溜”一下滑进植物体内而被淹没和消化。Aizenberg就在材料表面重塑了与猪笼草一样的微观纹理结构。简单说来，利用Teflon先制备一个多孔固体基底，并用含氟液体将其内外浸润，由于特殊的物理化学即表面性质，含氟液体会牢牢地与Teflon结合，而其他液体又很难与之互溶或将其取代。外观表现为这种表面极滑无比，稍有倾斜液体便会滑落。

   一滴血落在上面，效果果然拔群：

（注：同一个载玻片上分别有三种类型的表面以方便对比，上部为Aizenberg发明的SLIPS表面，中部为传统Teflon材质的超疏水表面，下部为普通玻璃表面。可以看出SLIPS表面不受血液污染。）

   石油原油等高粘性液体，落在上面也是如此：

（注：该载玻片上的三种表面分布同上一动图）

   即使表面被划伤，表面能驱使的毛细作用会使得氟润滑液迅速填满被划伤的缝隙，使得材料迅速自愈合，看起来完好如初：

（注：近侧为SLIPS表面，远侧为普通超疏水表面）

   在寒冷的条件下，即使表面的水珠结冰，冰珠也依旧会滑落。

为了表明这种材料完全达到了猪笼草一样的性质，研究者找来了一只蚂蚁来证明：

除了“憎液”性，这种材料同样排斥固体，表现为灰尘落在上面很容易被冲刷走：

此技术可以利用在多种场景里：如自清洁的窗户、抗结冰的房顶、抗污染的船体涂层、抗沉积的生物器材等，应用前景极其广阔。化工巨头BASF非常看好这项技术，他们给予SLIPS Technologies 300万美元的财政支持。二者也在积极合作，开发具有SLIPS涂层的热塑性聚氨酯材料。

   下面是SLIPS Technologies的官方宣传视频，感兴趣的请戳：

   以上仅仅是众多化学技术创业公司的一些典型代表。虽然他们的技术足够先进，但谁也不能保证他们会在商海的沉浮中永不沉没。毕竟，绝大多数的初创公司都不一定能走到最后。不管怎样，让我们祝他们好运！只有越来越多这样的企业的出现，我们才有理由相信，化学，会让我们的生活更美好！

参考资料：

Tumbleston, J. R.; Shirvanyants, D.; Ermoshkin, N.; Janusziewicz, R.; Johnson, A. R.; Kelly, D.; Chen, K.; Pinschmidt, R.; Rolland, J. P.; Ermoshkin, A.; Samulski, E. T.; DeSimone, J. M., Continuous liquid interface production of 3D objects. Science 2015, 347 (6228), 1349-1352.

Wong,T.S.;Kang,S.H.;Tang,S.K.Y.;Smythe,E.J.;Hatton, B. D.; Grinthal, A.; Aizenberg, J., Bioinspired self-repairing slippery surfaces with pressure-stable omniphobicity. Nature 2011, 477 (7365), 443-447.