Αρχική Επιστήμη Δημιουργήθηκε ο πρώτος εκτυπωτής με ηχητικά κύματα

Δημιουργήθηκε ο πρώτος εκτυπωτής με ηχητικά κύματα

0
εκτυπωτής

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Harvard έχουν αναπτύξει μια νέα μέθοδο εκτύπωσης που χρησιμοποιεί ηχητικά κύματα για τη δημιουργία επιθυμητών σχημάτων σε σταγονίδια «μελάνης» διαφόρων παχύρρευστων υλικών.

Αυτή η τεχνική θα μπορούσε να επιτρέψει την παραγωγή πολλών νέων βιοφαρμακευτικών, καλλυντικών και τροφίμων και να διευρύνει τις δυνατότητες οπτικών και αγώγιμων υλικών.

«Με την αξιοποίηση των ακουστικών δυνάμεων, δημιουργήσαμε μια νέα τεχνολογία που επιτρέπει την εκτύπωση μυριάδων υλικών με τρόπο drop-on-demand», δήλωσε η τζένιφερ Λούις, καθηγήτρια Βιολογικής Εμπνευσμένης Μηχανικής στο Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences και επικεφαλής της έρευνας.

Τα υγρά σταγονίδια χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές, από την εκτύπωση μελανιού σε χαρτί στη δημιουργία μικροκαψουλών για την παράδοση φαρμάκων. Η εκτύπωση με ψεκασμό είναι η πιο κοινή τεχνική που χρησιμοποιείται για το σχηματισμό υγρών σταγονιδίων, αλλά είναι κατάλληλη μόνο για υγρά που είναι περίπου 10 φορές πιο παχύρρευστα από το νερό.

Ωστόσο, πολλά υγρά που ενδιαφέρουν τους ερευνητές είναι πολύ πιο ιξώδη. Για παράδειγμα, τα βιοπολυμερή και τα κυτταρικά φορτισμένα διαλύματα, τα οποία είναι ζωτικής σημασίας για τα βιοφαρμακευτικά προϊόντα και τη βιοαποτύπωση, είναι τουλάχιστον 100 φορές πιο παχύρρευστα από το νερό. Ορισμένα βιοπολυμερή με βάση τη ζάχαρη θα μπορούσαν να είναι τόσο παχύρρευστα όσο το μέλι, το οποίο είναι 25.000 φορές πιο παχύρρευστο από το νερό.

Το ιξώδες αυτών των ρευστών επίσης αλλάζει δραματικά με τη θερμοκρασία και τη σύνθεση, καθιστώντας όλο και πιο δύσκολη τη βελτιστοποίηση παραμέτρων εκτύπωσης για τον έλεγχο των μεγεθών των σταγονιδίων.

Honey drops pattern

Μέχρι τώρα οι επιστήμονες είχαν χρησιμοποιήσει κύματα ήχου για να αψηφήσουν τη βαρύτητα και να ανυψώσουν σωματίδια δημιουργώντας κατάλληλες ηχητικές ελκτικές ακτίνες. Αυτήν τη φορά αξιοποίησαν τις ιδιότητες του ήχου για να κάνουν το ακριβώς αντίθετο, να ενισχύσουν τη βαρύτητα, και έτσι να βελτιώσουν την τεχνολογία εκτύπωσης.

Οι ερευνητές δημιούργησαν έναν ακουστικό συντονιστή που μπορεί να δημιουργήσει ένα πολύ περιορισμένο ακουστικό πεδίο που έχει ως αποτέλεσμα μια δύναμη έλξης που υπερβαίνει τις 100 φορές τις κανονικές δυνάμεις βαρύτητας (1 G) στην άκρη του ακροφυσίου του εκτυπωτή – δηλαδή πάνω από τέσσερις φορές την βαρυτική δύναμη στην επιφάνεια του ήλιου.

Αυτή η ελεγχόμενη δύναμη τραβά κάθε σταγόνα από το ακροφύσιο όταν φτάσει σε ένα συγκεκριμένο μέγεθος και εκτοξεύεται προς τον στόχο εκτύπωσης. Όσο υψηλότερο είναι το εύρος των ηχητικών κυμάτων, τόσο μικρότερο είναι το μέγεθος των σταγονιδίων, ανεξάρτητα από το ιξώδες του υγρού.

Οι ερευνητές εξέτασαν τη διαδικασία σε ένα ευρύ φάσμα υλικών, από μελάνια και μέλι έως βλαστοκύτταρα, βιοπολυμερή, οπτικές ρητίνες, ακόμη και υγρά μέταλλα. Είναι σημαντικό ότι τα ηχητικά κύματα δεν μετακινούνται μέσα από το σταγονίδιο, καθιστώντας την μέθοδο ασφαλή για χρήση ακόμη και με ευαίσθητο βιολογικό φορτίο, όπως ζωντανά κύτταρα ή πρωτεΐνες.

Η έρευνα δημοσιεύεται στο Science Advances.

Διαφήμιση

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Please enter your comment!
Please enter your name here