Om druppeltjes zoals deze uit te werpen, akoestisch printen maakt gebruik van ultrageluid in de lucht, die nagenoeg materiaalonafhankelijk zijn. Zelfs vloeibaar metaal kan gemakkelijk worden bedrukt. Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Harvard universiteit

Harvard University heeft aangekondigd dat haar onderzoekers een manier hebben ontwikkeld om objecten met geluid af te drukken. Genaamd "akoestisch printen, "de methode" zou de productie van veel nieuwe biofarmaceutica mogelijk kunnen maken, cosmetica, en eten, en de mogelijkheden van optische en geleidende materialen uitbreiden, " volgens het persbericht van 31 augustus, 2018.

Afdrukken met vloeistof, zoals inkt, is een manier van leven geworden, dankzij het inkjetprintproces. Maar wat als u levende cellen of ander biologisch materiaal wilt printen? Wat als u vloeibaar metaal wilt printen? Met inkjet, het vermogen van een printer om een ​​substantie uit een nozzle te trekken komt tot stilstand naarmate de substantie dikker wordt. Maar nu, hoewel het nog erg vroeg in de experimentele fase van het proces is, het team van wetenschappers van Harvard heeft aanzienlijke vooruitgang aangekondigd bij het creëren van geluidsvelden die stroperige stoffen kunnen trekken, zoals vloeibaar metaal, honing en zelfs levende cellen, uit het mondstuk van een printer.

Het begint met de zwaartekracht. Simpele zwaartekracht zorgt ervoor dat vloeistof druppelt. Hoe snel of vaak het druppelt, hangt af van de viscositeit - de dikte en weerstand tegen schuif- en trekspanningen. Water, bijvoorbeeld, is veel minder stroperig dan glucosestroop. Maïssiroop is veel minder stroperig dan honing. Hoe viskeuzer een vloeistof is, hoe langer het duurt voordat de zwaartekracht een druppel produceert. Afdruksystemen, zoals inkjetprinten, gebruik meestal een druppelmethode om een ​​vloeibaar materiaal naar een medium over te brengen, zoals papier. Hoe viskeuzer een materiaal is, echter, hoe moeilijker het is om te manipuleren voor afdrukken.

"Ons doel was om de viscositeit uit het beeld te halen door een printsysteem te ontwikkelen dat onafhankelijk is van de materiaaleigenschappen van de vloeistof, " zei Daniele Foresti, een onderzoeksmedewerker in materiaalkunde en werktuigbouwkunde aan Harvard.

Hier komt geluid binnen.

Foresti en zijn collega-onderzoekers begonnen te experimenteren met de druk van geluidsgolven op vloeistoffen om de zwaartekracht een boost te geven. Ze bouwden een "subgolflengte akoestische resonator", ontworpen om strak gecontroleerde akoestische velden te produceren die de relatieve zwaartekracht bij het printmondstuk effectief verhogen. Volgens de uitgave, de onderzoekers zijn in staat geweest om trekkrachten te genereren "100 keer de normale zwaartekracht (1G) van het printermondstuk, " meer dan vier keer de zwaartekracht van de zon. De grootte van de druppel wordt eenvoudig bepaald door de amplitude van de geluidsgolf - hoe hoger de amplitude, hoe kleiner de druppel. Hier is een verklarende video van het onderzoeksteam van Harvard:

"Het idee is om een ​​akoestisch veld te genereren dat letterlijk kleine druppeltjes losmaakt van het mondstuk, net als appels plukken van een boom, ' zei Foresti.

Er is een breed scala aan materialen gebruikt om deze nieuwe drukmethode te testen, inclusief honing, stamcel inkten, biopolymeren, optische harsen en vloeibare metalen. Omdat geluidsgolven niet door materialen gaan, het gebruik van geluid om druppeltjes te maken is niet schadelijk voor het materiaal zelf, wat belangrijk is voor het printen met levende cellen.

Dr. Jennifer Lewis, hoogleraar biologisch geïnspireerde techniek aan Harvard, verklaarde, "Onze technologie zou onmiddellijke impact moeten hebben op de farmaceutische industrie. we geloven dat dit een belangrijk platform zal worden voor meerdere industrieën."

Akoestisch geprinte druppeltjes kunnen overal zorgvuldig worden afgezet en van een patroon worden voorzien door de doelpositie te regelen. Sommige vloeibare metalen vormen een vaste schil wanneer ze in contact komen met de atmosfeer, en deze specifieke eigenschap maakt het zelfs gemakkelijk om druppels op elkaar te stapelen.