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1.文章导读

复杂三维结构的高精度制造与广泛材料适应性是增材制造领域的重要挑战。可牺牲策略通过引入可选择性去除的临时材料，可有效突破传统3D打印在复杂内部结构构筑、极限分辨率提升以及多材料制造等方面的限制，已成为推动增材制造发展的重要技术路线。近日，东南大学顾忠泽教授与刘小将研究员团队在SCI期刊《极端制造（英文）》发表题为“Advances of sacrificial strategies in additive manufacturing: towards precision 3D architectures and broad material adaptability”的综述论文。文章系统梳理了增材制造中可牺牲策略的发展现状，总结了不同3D打印工艺下可牺牲材料体系、去除机制及典型制造策略，重点阐述了其在复杂三维结构、高精度微纳制造以及金属、玻璃、陶瓷、碳等高性能材料加工中的研究进展，并展望了可牺牲材料设计、多材料制造、智能制造及产业化应用等未来发展方向，为高性能复杂三维结构制造提供了重要参考。

图1：可牺牲3D打印在打印技术、材料及其去除方法、结构构建及应用的概述。

2. 图文解析

增材制造为什么需要“可牺牲策略”？

图2：构建各种3D打印结构的可牺牲策略

可牺牲策略（Sacrificial Strategy）的核心思想是在打印过程中引入可选择性去除的临时材料作为支撑、模板或占位结构，在主体材料成形后，通过溶解、熔融、热解或光降解等方式将其移除，从而获得传统打印难以直接制造的复杂三维结构。

水溶性材料的可牺牲3D打印：成熟的制造策略

图3：用于可牺牲3D打印的水溶性材料

水溶性牺牲材料因去除条件温和、工艺成熟，是目前应用最广泛的牺牲材料体系，涵盖聚乙烯醇、碳水化合物玻璃、可水解树脂及聚电解质等多种材料。该类材料可通过水、酸碱溶液或离子溶液实现选择性去除，在保证主体结构完整性的同时，有效完成复杂内部结构的构筑。近年来，可酸解、可碱解等动态交联树脂的出现，使传统热固性光敏树脂具备了可降解能力，进一步拓宽了光固化打印技术在复杂精密制造中的应用范围。

基于热/温度的可牺牲策略：不仅去除模板，还能提升分辨率

图4：热处理策略中的可牺牲材料

温度响应型牺牲材料主要包括明胶、Pluronic F127、琼脂糖和石蜡等，可利用材料的热响应特性，通过升温或降温实现模板的选择性去除。这类材料因去除过程简单、条件温和，被广泛应用于复杂三维结构和生物制造等领域。除温度响应材料外，热解策略也是牺牲型增材制造的重要技术路线。该策略通过高温热处理去除聚合物模板，并将前驱体同步转化为玻璃、陶瓷、金属、碳等高性能材料。热解过程中产生的均匀收缩还能突破传统光刻分辨率的限制，实现亚微米甚至纳米尺度结构制造，为高精度极端制造提供了新的技术路径。

从“可去除”到“可编程”——基于光的牺牲材料的发展

图5：基于光的可牺牲材料

近年来，基于光的可牺牲策略成为增材制造领域的重要研究方向。通过设计具有光响应特性的牺牲材料，可在特定波长光照下实现模板的局部降解；同时，基于光诱导反应构建的暗降解材料能够在停止照射后发生自主解交联，实现结构的按需释放。这类策略突破了传统牺牲材料依赖溶剂或高温去除的局限，显著提高了复杂三维结构制造的时空可控性，为高精度微纳制造和多材料集成提供了新的解决方案。

3. 总结与展望

图6：可牺牲3D打印的未来展望

该综述系统梳理了可牺牲策略在增材制造领域的发展现状，围绕可牺牲材料体系、去除机制、典型打印工艺及应用场景，全面总结了该策略在复杂三维结构构筑、高精度微纳制造以及玻璃、陶瓷、金属、碳等高性能材料加工中的最新研究进展。文章指出，可牺牲策略通过引入可选择性去除的临时材料，有效突破了传统增材制造在结构复杂度、成形精度和材料适应性等方面的限制，为组织工程、微流控、光学器件、热管理等领域的先进制造提供了新的解决方案。

文章最后指出，未来可牺牲策略的发展将主要集中在以下几个方向：

① 开发更加绿色、安全、可循环利用的新型可牺牲材料；

② 提高多材料、多尺度协同制造能力；

③ 发展具有光、热、磁、电等多重响应能力的智能可牺牲体系；

④ 推动人工智能与增材制造融合，实现复杂结构的智能设计与制造；

⑤ 加速在生物制造、微流控、航空航天、能源器件等领域的产业化应用。

随着新材料、新工艺和智能制造技术的持续发展，可牺牲策略有望进一步拓展增材制造的结构自由度和材料边界，成为下一代高精度、复杂多材料结构制造的重要支撑技术。