3D-печать жидких объектов

Команда исследователей из США и Китая нашла способ распечатать трехмерные структуры, состоящие исключительно из жидкостей. Весь жидкий материал можно использовать для создания жидкой электроники, которая питает гибкие, растяжимые устройства.

Используя модифицированный 3D-принтер, д-р Том Рассел из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и его коллеги закачивали нити воды в силиконовые масла – трубки, сделанные из одной жидкости.

Они печатали нити воды диаметром от 10 микрон до 1 мм, а также разнообразные спиральные и разветвляющиеся формы длиной до нескольких метров.

«Это новый класс материалов, который может перенастроить себя, и он может быть настроен на жидкие реакционные сосуды для многих применений – от химического синтеза до переноса ионов в катализе», – сказал д-р Рассел, автор опубликованного документа в журнале Advanced Materials.

Материал обязан своим происхождением двум достижениям: ученые научились создавать жидкие трубки внутри другой жидкости, а затем автоматизировали этот процесс.

На первом этапе д-р Рассел и соавторы разработали способ упаковки оболочек воды в специальное поверхностно-активное вещество, полученное из наночастиц, которое блокирует воду на месте. Поверхностно-активное вещество, по существу, мыло, препятствует распаду водных труб в отдельные капли.

Печать воды в масле с использованием двухкомпонентных поверхностно-активных веществ (NPS). Слева: схематическое изображение трехмерной печати NPS-стабилизированных водных нитей в силиконовом масле. Справа: схема межфазной сборки NPS и образующихся ими упругих пленок.
Изображение: Forth et al, doi: 10.1002/adma.201707603.

«Это поверхностно-активное вещество настолько хорошо работает, мы называем его супермыло наночастиц», – отметили они.

Создание “супермыла” было достигнута путем диспергирования наночастиц золота в воде и полимерных лигандах в масле. Золотые наночастицы и полимерные лиганды стремятся присоединяться друг к другу, но они также стремятся оставаться в их соответствующих водных и масляных средах.

На практике, вскоре после того, как вода впрыскивается в масло, десятки лигандов в масле присоединяются к отдельным наночастицам в воде, образуя суперповерхность наночастиц. Эти суперпокрытия собираются вместе и остекловываются, как стекло, которое стабилизирует границу между маслом и водой и фиксирует жидкие структуры.

«Эта устойчивость означает, что мы можем растянуть воду в трубку, и она остается трубкой. Или мы можем сконфигурировать воду в эллипсоид, и она остается эллипсоидом. Мы использовали эти наночастицы супермыла для печати трубок воды – сказал доктор Рассел.

Исследователи модифицировали готовый 3D-принтер, удалив компоненты, предназначенные для печати пластика, и заменив их шприцевым насосом и иглой, которая выдавливает жидкость.

Затем они запрограммировали принтер, чтобы вставить иглу в масляную подложку и впрыснуть воду по заданной схеме.

«Мы можем выжимать жидкость из иглы и размещать нити воды в любом месте, где бы мы ни хотели, в трех измерениях», – сказал доктор Джо Форт, исследователь в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.

«Мы также можем пинговать материал с помощью внешней силы, что на мгновение нарушает стабильность супермыла и изменяет форму водных потоков. Структуры могут бесконечно реконфигурироваться».


Больше информации: Joe Forth et al. Reconfigurable Printed Liquids. Advanced Materials, published online March 24, 2018; doi: 10.1002/adma.201707603

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

0 0 голос
Рейтинг

Подписывайтесь на наш новый канал в и наши каналы в соц.сетях
Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Share via
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: