Гарвардский университет объявил, что его исследователи разработали способ печати объектов с использованием звука. Этот метод, получивший название «акустофоретическая печать», в будущем может обеспечить производство многих новых биофармацевтических препаратов, косметики и продуктов питания, расширить возможности оптических и электронных материалов, говорится в пресс-релизе от 31 августа 2018 года.
Печать с использованием жидкостей на основе чернил, стало обыденностью благодаря процессу использования струйной печатной технологии. Но что, если вы хотите напечатать живые клетки или биологические материалы? Что если вы хотите напечатать жидкий металл? При использовании струйных принтеров способность принтера печатать содержимое из сопла теряется, если оно густое или имеет неподобающую консистенцию. Команда ученых из Гарварда объявила о значительном прогрессе в создании звуковых полей, которые могут тянуть вязкие вещества, такие как жидкий металл, мед и даже живые клетки, из сопла принтера.
Всё начинается с гравитации. Простая гравитация - это то, что заставляет жидкость капать. То, насколько быстро или часто она капает, зависит от её вязкости - его толщины и устойчивости к растягивающим напряжениям. Вода, например, гораздо менее вязкая, чем кукурузный сироп. Кукурузный сироп гораздо менее вязкий, чем мед. Чем более вязкая жидкость, тем больше времени требуется гравитации для образования капли. Системы печати, такие как струйная печать, обычно используют капельный метод переноса жидкого материала на носитель, такой как бумага. Однако чем больше вязкость материала, тем сложнее манипулировать им при печати.
«Наша цель состояла в том, чтобы убрать вязкость с изображения путем разработки системы печати, которая не зависит от свойств материала жидкости», - говорит Даниэле Форести, научный сотрудник в области материаловедения и машиностроения в Гарварде.
Возможности звукового принтера
Форести и его коллеги-исследователи начали экспериментировать с давлением звуковых волн на жидкости, чтобы повысить гравитацию. Они создали «субволновой акустический резонатор», предназначенный для создания жестко контролируемых акустических полей, которые эффективно увеличивают относительную плотность в сопле для печати. Согласно пресс-релизу, исследователи смогли генерировать тяговые силы, «в 100 раз превышающие нормальные силы тяжести (1G) сопла принтера», более чем в четыре раза больше, чем гравитация Солнца. Размер капли просто определяется амплитудой звуковой волны - чем выше амплитуда, тем меньше капля. Вот пояснительное видео от исследовательской группы в Гарварде:
«Идея состоит в том, чтобы создать акустическое поле, которое буквально отрывает крошечные капельки от форсунки, подобно срыванию яблок с дерева», - сказал Форести.
Для тестирования этого нового метода печати использовался широкий спектр материалов, включая мед, чернила для стволовых клеток, биополимеры, смолы и жидкие металлы. Поскольку звуковые волны не проходят через материалы, использование звука для создания капель не повредит сам материал, что важно для печати с использованием живых клеток. Такой подход способен помочь создать конвейер по упаковке и транспортировке некоторых видов лекарственных средств!
Д-р Дженнифер Льюис, профессор биологической инженерии в Гарварде, заявила: «Наши технологии должны иметь непосредственное влияние на фармацевтическую промышленность и нанотехнологии. Однако мы считаем, что это станет важной платформой для множества отраслей».
Пожалуйста, подписывайтесь на канал, ставьте лайки! Мы будем рады вас видеть в нашем сообществе и делиться новой информацией!