1726-ban Sir Isaac Newton először mesélt arról, hogy egyszer almafa alatt ült, elgondolkodva azon, hogy a gyümölcs miért esett egyenesen a földre. A fizikus azt mondta, hogy ezek a törzsoldali meditációk vezetik őt korábban 1687-ben a gravitációs elmélet pozitívumához. Néhányan még a történetet is eltúlozták, hogy azt sugallják, hogy az ötlet szó szerint egy alma formájában a fejébe csapta.
Gyakran azonban nem várjuk meg, hogy egy alma leesik egy ágból, hogy megragadja. Ehelyett magunkat kopasszuk meg - ez egy könnyű feladat, ha az objektum szilárd.
Amikor folyadékokkal foglalkozunk, és cseppek előállítására törekszünk, továbbra is a gravitáció kegyelme alatt állunk. Csak a szemcseppeket kell beadnia egy, az üzletben vásárolt üveghez mellékelt pipettával, ha egyszer tudja, mennyire nehéz a gravitációs erőt hasznosítani, és pontos cseppeket kell vezérelnie az adagolásnak megfelelően az Ön adagjára. nyitott szemgolyó.
A folyadékok pirulakapszulákba történő injektálására használt jelenlegi gépeket hasonlóan korlátozza a gravitációs erő, csakúgy, mint a nyomtató belsejében lévő mechanizmust, amely a tintát egy papírdarabra vagy akár a fúvókákra fecskendezi, amelyek adagolják a cseppfolyósított összetevőket édesség készítéséhez.
Ha azonban meg tudjuk küszöbölni mindazt a földet tartó erőt, akkor egy teljes lehetőség nyílik meg - különösen az adalékanyagok gyártásának növekvő területén, ahol technológiát alkalmaznak háromdimenziós tárgyak egyszerre egy finom rétegének felépítésére. A Harvard Egyetem kutatói ma a Science Advances-ben beszámoltak arról, hogy kifejlesztettek egy új technikát, amely hanghullámok segítségével ellenőrzi a cseppek nyomtatását igény szerint, függetlenül a folyadék viszkozitásától.
A célhely irányításával a kilökődő cseppek gondosan elhelyezhetők és mintázhatók bárhol. Ebben a példában a mézcseppek mintázata üvegszubsztrátumon történik. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Harvard Egyetem) Talán nem magát Newtontól eltérően, a tanulmány vezető szerzője, Daniele Foresti, a Harvard alkalmazott fizikusa független kutatásokon dolgozott laboratóriumában, akusztikus lebegtetéssel olyan dolgok felfüggesztésére, mint például a kávé granulátum, a víz vagy akár a fogpiszkálás a levegőben, amikor az ötlet alkalmazandó amit nyomtatással csinált, eltalálta. Meg tudta próbálni a látását, amikor posztdoktori doktorrá vált Jennifer Lewis, a Harvard anyagtudományi tudósának és a 3D nyomtatással foglalkozó tanulmány társszerzőjének a rendezője irányításával.
A tipikus tintasugaras nyomtatók apró tintacseppek segítségével képeket készítenek, de a használt tinta típusának meg kell egyeznie egy viszkozitás egy édes foltjával - körülbelül tízszer viszkózusabb, mint a víz -, hogy elég könnyen áramoljon ahhoz, hogy cseppek gyorsan képződjenek, és a segítségükkel lefelé csepegjenek. a gravitáció. De mi lenne, ha több parancsot szeretne kapni a vastagabb folyadékok felett - tűnődtek a kutatók. A biofarmakonok elõállításakor néha olyan ragacsos, mint a méz cukor alapú biopolimereket alkalmazunk - ez 25 000-szer viszkózusabb, mint a víz -.
Ezt a célt szem előtt tartva, a csapat létrehozott egy szubvesztens hullámleadó (subWAVE) vagy szubhullámhosszú akusztoforézisű voxel-kidobó eszközt, amely képzeletbeli tudományos név egy apró, hengeres kamrával rendelkező eszköz számára, ahol a szuper-korlátozott akusztikai mező 100-szor erősebb húzóerőt hoz létre, mint gravitáció egy kis nyomtató fúvóka végén.
A subWAVE segítségével a kutatók folyékony fémcseppeket készítettek. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Harvard Egyetem) A folyadék leereszkedik a fúvókán, és amint eléri a csúcsát, cseppek kezdenek növekedni. Megfigyelheti ezt, ha valaha is enyhén bekapcsolja a csapot, és figyeli, hogy a cseppek nőnek, mielőtt a mosogató aljára merülnének. Ha a csepp eléri a kívánt méretet, akkor ellenőrzött hanghullámokat adnak a kamrához olyan intenzitással, hogy a cseppeket közvetlenül a rúd hegyétől levágják - akárcsak egy almát a fán - mondja Lewis -, és biztonságosan vezesse az anyaghoz. alul, ahol kinyomtatni vagy fecskendezni kell.
„Az akusztikus sugárzásnak a fúvókából történő leesésének erőszakos alkalmazása újszerű és nagyon hűvös” - mondta Bruce Drinkwater, a Bristoli Egyetem ultrahangmérnöke, aki nem vett részt a kutatásban. „Ez azt jelenti, hogy a csepp megjelenésekor ellenőrizhetően kihúzható a fúvókából. Olyan, mint egy láthatatlan kéz, amely formálja és formálja a cseppet, amikor megjelenik. ”
Ha egy egyszerű öreg gravitációra támaszkodik a pontos cseppek pontos helyre történő mozgatásában, a folyadék viszkozitása vagy áramlása bonyolítja a feladatot. De amikor a gravitáció negatív, a viszkozitásnak nem annyira jelentősége. A csapat képes volt ezt a technológiát szélesféle folyadék cseppjeinek „kinyomtatására”, folyékony fémből a gyantához, amelyet apró kameralencsék készítéséhez használtak az őssejt folyadékáig.
A csapat pontozott egy Oreo-t csepp mézzel. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Harvard Egyetem) Noha a kutatók úgy vélik, hogy a technológiát különféle területeken lehet használni, ez különösen izgalmas a gyógyszeripar számára és a fejlődő biológia számára, amely magában foglalja az érzékeny és erősen koncentrált sejtanyag beadását a betegeknek a betegségek kezelésére. Mivel a hang nem könnyű áthatolni a folyadékokat, az érzékeny sejt anyag biztonságosan átvihető ennek az új módszernek a használatával - mondja Lewis.
"Ami nagyon jelentős művé teszi, hogy többé-kevésbé független a nyomtatandó folyadéktól, ez kiterjeszti a nyomtatható anyagok körét" - mondja Drinkwater.
Még mézcseppet is nyomtattak egy Oreo-sütire.
