https://frosthead.com

Смотреть это новое устройство Печать с использованием звуковых волн

Именно в 1726 году сэр Исаак Ньютон впервые поделился историей о том, как он однажды сидел под яблоней, размышляя о том, почему плод упал прямо на землю. Физик сказал, что эти медитации со стороны туловища - это то, что ранее привело его к утверждению теории гравитации в 1687 году. Некоторые даже преувеличивали историю, чтобы предположить, что идея буквально ударила его в форме яблока в голову.

Однако мы не часто ждем, когда яблоко упадет с ветки, чтобы схватить его. Вместо этого мы берем его сами - простая задача, когда объект твердый.

Имея дело с жидкостями и пытаясь произвести капли, мы все еще находимся во власти силы тяжести. Вам нужно только самостоятельно вводить глазные капли, используя пипетку, которая идет в комплекте с приобретенным в магазине флаконом, один раз, чтобы понять, как трудно использовать силы гравитации в свою пользу и направлять точные капли в соответствии с дозировкой на свою горючую смесь. открытое глазное яблоко.

Существующее оборудование, используемое для впрыскивания жидкостей в капсулы для таблеток, также ограничено силой тяжести, как и механизм внутри принтера, который распыляет чернила на лист бумаги или даже на сопла, которые распределяют разжиженные ингредиенты для приготовления конфет.

Однако, если кто-то может бросить вызов силе, которая поддерживает нас всех, открывается целая область возможностей, особенно в растущей области аддитивного производства, где технология используется для создания трехмерных объектов по одному тонкому слою за раз. Исследователи из Гарвардского университета сообщают сегодня в журнале Science Advances, что они разработали новую технику, которая использует звуковые волны для управления печатью капель по требованию, независимо от вязкости жидкости.

Контролируя целевое положение, выброшенные капли могут быть аккуратно нанесены и нанесены в любом месте. В этом примере капли меда с рисунком на стеклянной подложке. Контролируя целевое положение, выброшенные капли могут быть аккуратно нанесены и нанесены в любом месте. В этом примере капли меда с рисунком на стеклянной подложке. (Даниэле Форести, Дженнифер А. Льюис, Гарвардский университет)

Возможно, в отличие от самого Ньютона, ведущий автор исследования Даниэль Форести, физик-прикладник из Гарварда, работал над исследованиями, не связанными с ним, в своей лаборатории, используя акустическую левитацию, чтобы подвешивать такие вещи, как кофейные гранулы, воду и даже зубочистки в воздухе, когда появилась идея применить то, что он делал для печати, поразило его. Он смог проверить свое видение, когда он стал докторантом в лаборатории, руководимой Дженнифер Льюис, специалистом по материалам в Гарварде и соавтором исследования, которое специализируется на 3D-печати.

Типичные струйные принтеры создают изображения, используя крошечные капельки чернил, но тип используемых чернил должен вписываться в сладкое пятно вязкости - примерно в 10 раз более вязкое, чем вода - чтобы течь достаточно легко, чтобы быстро образовывать капли и капать вниз с помощью гравитации. Но что, если вы хотите иметь больше контроля над более толстыми жидкостями, задаются вопросом исследователи. Иногда при изготовлении биофармацевтических препаратов используются биополимеры на основе сахара, такие же липкие, как мед - мы говорим, что они в 25 000 раз более вязкие, чем вода.

С этой целью команда создала инструмент, который называется subWAVE, или субволновой акустофоретический воксельный эжектор, который представляет собой необычное научное название для крошечного устройства с цилиндрической камерой, в котором сверхограниченное акустическое поле создает тяговую силу в 100 раз более сильную, чем сила тяжести на кончике маленького сопла принтера.

Жидкометаллическим --- Drop-Pile.jpg Используя subWAVE, исследователи создали каплю жидкого металла. (Даниэле Форести, Дженнифер А. Льюис, Гарвардский университет)

Жидкость спускается вниз по соплу, и когда она достигает кончика, начинает расти капля. Вы можете наблюдать, как это происходит, когда вы слегка включаете кран и наблюдаете, как капли растут, прежде чем опуститься к нижней части раковины. В тот момент, когда капля достигает желаемого размера, вводятся контролируемые звуковые волны, наполняющие камеру с такой интенсивностью, что капля срывается прямо с кончика стержня - как «яблоко с дерева», - говорит Льюис, - и безопасно направляется к материалу. ниже, где это должно быть напечатано или введено.

«Использование акустического излучения для принудительного выпадения капель из сопла является новым и очень классным», - говорит Брюс Дринкуотер, инженер по ультразвуку в Бристольском университете, который не принимал участия в исследовании. «Это означает, что при появлении капли ее можно контролируемо вытянуть из сопла. Это как пара невидимых рук, формирующих и формирующих каплю по мере ее появления ».

Полагаясь на старую гравитацию для перемещения точных капель в точные места, вязкость или поток жидкости усложняют задачу. Но когда гравитация отрицается, вязкость не имеет большого значения. Команда смогла использовать эту технологию для «печати» капель широкого спектра жидкостей, от жидкого металла до смолы, используемой для изготовления крошечных линз камеры и жидкости стволовых клеток.

Команда усеяла Орео каплями меда. Команда усеяла Орео каплями меда. (Даниэле Форести, Дженнифер А. Льюис, Гарвардский университет)

Хотя исследователи полагают, что технология может использоваться в самых разных областях, она особенно интересна для фармацевтической промышленности и развивающейся области биологии, которая включает в себя доставку чувствительных и высококонцентрированных клеточных материалов пациентам для лечения заболеваний. По словам Льюиса, из-за того, что звук не может легко проникать в жидкости, тонкие клеточные материалы можно безопасно переносить с помощью этой новой техники.

«То, что делает его очень важной частью работы, заключается в том, что он более или менее независим от печатной жидкости, что расширяет диапазон материалов, которые можно печатать», - говорит Дринкуотер.

Они даже напечатали капли меда на печенье Oreo.

Смотреть это новое устройство Печать с использованием звуковых волн