See oli 1726. aastal, kui sir Isaac Newton jagas esimest korda lugu, kuidas ta kunagi õunapuu all istus, mõtiskledes selle üle, miks vili langes otse maapinnale. Füüsik ütles, et need pagasiruumi küljes olevad meditatsioonid on see, mis ajendas teda varem positsioneerima gravitatsiooniteooriat 1687. aastal. Mõni isegi liialdas looga, vihjates sellele, et idee tabas teda sõna otseses mõttes õuna pähe.
Kuid me ei oota sageli õuna kukkumist oksa küljest, et see kinni võtta. Selle asemel kärmeme selle ise - lihtne ülesanne, kui objekt on kindel.
Vedelikega tegeledes ja tilkade tootmisel oleme endiselt gravitatsiooni meelevallas. Peate ainult ise silmatilku manustama, kasutades poest ostetud viaaliga kaasasolevat pipeti, et teada saada, kui raske on teie jaoks raskusjõudu rakendada ja suunata täpsed tilgad vastavalt teie annusele avatud silmamuna.
Praeguseid masinaid, mida kasutatakse vedelike pillikapslitesse süstimiseks, piirab sarnaselt gravitatsioonijõud, nagu ka printeri sisemuses, mis pritsib tindi paberitükile või isegi düüsidele, mis jaotavad vedelaid koostisosi kommide valmistamiseks.
Kui aga suudame trotsida jõudu, mis meid kõiki maandab, avaneb terve võimalus - eriti lisandite tootmise kasvavas valdkonnas, kus tehnoloogiat kasutatakse kolmemõõtmeliste objektide ehitamiseks ühe peene kihina korraga. Harvardi ülikooli teadlased teatavad täna ajakirjas Science Advances, et nad on välja töötanud uue tehnika, mis kasutab helilaineid, et kontrollida tilkade trükkimist nõudmisel, olenemata vedeliku viskoossusest.
Sihtasendit kontrollides saab väljutatud tilgad hoolikalt hoiustada ja mustrisse kuhu tahes. Selles näites on meetilgad klaasist aluspinnale mustriga. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Harvardi ülikool) Võib-olla mitte erinevalt Newtonist endast, töötas Harvardi rakendusfüüsik Daniele Foresti uuringu juhtiv autor Daniele Foresti oma laboris sõltumatute uuringutega, kasutades akustilist levitatsiooni, et peatada õhus sellised asjad nagu kohvigraanulid, vesi ja isegi hambaork, kui idee rakendada see, mida ta trükkimisega tegi, tabas teda. Ta suutis oma nägemuse proovile panna, kui temast sai järeldoktorantuur laboris, mille juhendas Harvardi materjaliteadlane Jennifer Lewis ja 3D-printimisele spetsialiseerunud uuringu kaasautor.
Tüüpilised tindiprinterid loovad pilte pisikeste tindipilkade abil, kuid kasutatav tinditüüp peab sobima viskoossuse magusasse kohta - umbes 10 korda viskoossem kui vesi -, et see voolaks piisavalt hõlpsalt, et moodustuks tilgad kiiresti ja tilguks abiga allapoole. raskusjõust. Aga mis siis, kui soovite, et paksemate vedelike üle oleks rohkem käsku, imestasid teadlased. Mõnikord kasutatakse biofarmatseutiliste ravimite valmistamisel suhkru baasil biokütuseid, mis on nii kleepuvad kui mesi - me räägime 25 000 korda viskoossematest kui vesi.
Seda eesmärki silmas pidades lõi meeskond tööriista subWAVE ehk alalainepikkuse akustioforeetilise voksli väljatõukaja, mis on väljamõeldud teaduslik nimetus pisikese silindrilise kambriga seadme jaoks, kus ülipiiratud akustiline väli loob 100 korda tugevama tõmbejõu kui gravitatsioon väikese printeri otsiku otsas.
SubWAVE abil lõid teadlased vedela metalli tilgakese. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Harvardi ülikool) Vedelik laskub otsikust alla ja otsa jõudes hakkab tilk kasvama. Seda saab jälgida siis, kui lülitate kraani kunagi nii kergelt sisse ja vaatate, kuni tilgutid kasvavad, enne kui kraanikausi põhja poole sukeldub. Õige pea, kui tilk saavutab soovitud suuruse, manustatakse kontrollitud helilaineid, täites kambri sellise intensiivsusega, et tilk lahatakse varda otsast otse välja - nagu „õun puu otsast, ” ütleb Lewis - ja suunatakse ohutult materjali juurde allpool, kus see tuleb printida või süstida.
"Akustilise kiirguse kasutamine otsikust väljakukkumiste sundimiseks on uus ja väga lahe, " ütleb Bristoli ülikooli ultraheliinsener Bruce Drinkwater, kes uuringutes ei osalenud. „See tähendab, et tilga ilmnedes saab seda düüsi juurest tõmmata. See on nagu nähtamatute käte paar, mis vormib ja vormib tilka selle tekkimisel. ”
Kui täpsete tilkade täpsesse asukohta viimiseks tuginetakse vanal raskusastmel, raskendab vedeliku viskoossus või vooluhulk ülesannet. Kuid kui raskusjõud on negatiivne, pole viskoossusel nii suurt tähtsust. Meeskond suutis seda tehnoloogiat kasutada mitmesuguste vedelike tilkade printimiseks, alates vedelast metallist kuni vaikeni, mida kasutati pisikeste kaameraläätsede valmistamiseks tüvirakkude vedelikuks.
Meeskond pistis Oreo tilgakese meega. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Harvardi ülikool) Kuigi teadlaste arvates võiks seda tehnoloogiat kasutada erinevates valdkondades, on see eriti põnev farmaatsiatööstusele ja arenevale bioloogiavaldkonnale, mis hõlmab tundliku ja väga kontsentreeritud rakumaterjali tarnimist patsientidele haiguste raviks. Kuna heli ei imbu vedelikke hõlpsalt läbi, saab õrna rakumaterjali selle uue tehnika abil ohutult üle kanda, ütleb Lewis.
"Mis teeb sellest väga olulise teose, on see, et see on enam-vähem sõltumatu trükitavast vedelikust, mis laiendab trükitavate materjalide valikut, " ütleb Drinkwater.
Nad printisid isegi Oreo küpsisele meepisaraid.
