用3D打印的复杂结构救助珊瑚礁

珊瑚礁作为各种海洋生物的栖息地在生态系统中发挥着重要作用，但由于全球变暖和沿海地区的城市化，珊瑚礁正在迅速减少。以色列巴伊兰大学领导的一个研究小组开发了一种 3D打印技术，可以打印出类似珊瑚礁结构的复杂形状，用于珊瑚礁的恢复。研究成果于2022年3月23日发表在《Science of The Total Environment》上。

据研究团队介绍，珊瑚礁保护有两个要求。第一个要求是能够大规模应用于世界各地；第二个是在大小和设计上重现自然珊瑚礁的复杂性，以吸引能让天然珊瑚礁再生的海洋生物，如珊瑚、鱼类和无脊椎动物。

然而，现有的硬化结构难以再现珊瑚礁的三维复杂性，并且从制造和设计的角度来看也难以广泛推广。于是，研究团队打算以珊瑚礁生态系统的真实数据为基础，开发了一种新的 3D打印技术，用于生产类似珊瑚礁的人造结构。

研究小组首先拍摄了数千张图像来计算珊瑚礁的复杂形状，以及这种形状如何促进生活在珊瑚礁中的物种的多样性。接着收集环境DNA以获得有关珊瑚礁生物的准确数据，并结合其他参数创建珊瑚礁的参数模型，然后根据数据分析的结果，创建了一个非常精确的3D模型。

接下来，使用陶瓷多孔材料3D打印出这种复杂结构，投入海洋后，可以加快珊瑚礁的成型。“由于使用天然材料和3D打印技术，制造高度复杂和多样化的单元变得更加容易，这在普通模具制造中是不可能的。”以色列理工学院的埃兹里-塔拉齐（Ezri Tarazi）教授说。

这种方法使设计能够准确匹配每个珊瑚礁的环境，并提供一种工具，可以针对复杂形状和皱纹等天然珊瑚礁的生动细节进行单独设置，并可以纳入可持续的制造过程中。

研究小组已经在以色列南部的埃拉特湾安装了一些 3D 打印的珊瑚礁。实际结果将用于恢复世界各地的珊瑚礁及其生态系统。