ساختارهای پرینت سه بعدی شده مایع در مایع

دانشمندان آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در امریکا روشی را برای پرینت سه بعدی مایعات پیشنهاد دادند. آنها تصور می­کنند که می­توان از مواد مایع برای ساخت قطعات الکترونیکی استفاده کرد که نیاز به قابلیت انعطاف پذیری دارند.

دانشمندان با استفاده از یک پرینتر سه بعدی تغییر داده شده، رشته‌های آب را به روغن سیلیکون تزریق کردند تا لوله هایی را از یک مایع درون مایع دیگر ایجاد کنند. دانشمندان همچنین به طور شیمیایی تنظیم لوله‌ها و مولکول‌های سیال را از طریق آن‌ پیش‌بینی می‌کنند ، که منجر به روش‌های جدیدی برای جداسازی مولکول‌ها یا به طور دقیق ایجاد بلوک‌هایی در مقیاس نانو با ترکیبات مشخص می‌شوند.

تا کنون، محققان رشته های آب با قطر بین ۱۰ میکرون تا ۱ میلیمتر و در اشکال مختلف مارپیچی و شاخه ای تا طول چند متر را پرینت گرفته اند. علاوه بر این، مواد می توانند به محیط اطراف خود متصل شوند و بارها تغییر شکل دهند.

تام راسل، یک دانشمند در بخش علوم مواد آزمایشگاهی برکلی، گفت: “این مواد ، پتانسیل این  را دارد که به منظور لوله های مایع برای بسیاری از کاربردها، از سنتز شیمیایی گرفته تا انتقال یون به کاتالیزور، سفارشی شود.  او این مواد را با جو فورت، محقق فوق دکتری در بخش علوم مواد، و همچنین دیگر دانشمندان آزمایشگاه برکلی و چندین موسسه دیگر، گسترش داده است.”

برای ایجاد این ماده، دانشمندان ابتدا روشی را برای پوشاندن  لوله های آب در یک سورفکتانت نانوذره توسعه دادند، بطوریکه آب را در جای خود نگه می­دارد. این سورفکتانت، که دانشمندان آن را “فوق نانوذره” نامیده اند، از شکستن لوله ها و تبدیل شدن به قطرات جلوگیری میکند.

این فوق نانوذره با پراکنده کردن نانوذرات طلا در مخازن آب و لیگاندهای پلیمر به داخل روغن بدست می آید. دانشمندان می گویند که نانوذرات طلا و لیگاند های پلیمری می خواهند به یکدیگر متصل شوند، اما از طرفی آنها همچنین تمایل دارند که در محیط های آبی و روغنی خود باقی بمانند.

در عمل , کمی بعد از تزریق آب به روغن،  چندین لیگاند در روغن به نانوذرات تکی در آب متصل می‌شوند و فوق نانوذره را تشکیل می‌دهند . این فوق نانوذره ها با هم ترکیب می‌شوند و مانند شیشه، سطح مشترک بین روغن و آب را تثبیت می‌کنند و ساختارهای مایع را در موقعیت نگه می­دارند .

” این ثبات به این معنی است که ما می‌توانیم آب را به داخل یک لوله انتقال دهیم. راسل افزود : ” ما می‌توانیم آب را به شکل یک بیضی حالت بدهیم . ما از این فوق نانو ذره برای چاپ لوله‌های آب استفاده کردیم بطوریکه چند ماه طول کشید.”

سپس، آن‌ها این فرآیند را با اصلاح یک چاپگر سه‌بعدی با حذف اجزایی که برای چاپ پلاستیک طراحی شده‌اند و جایگزینی آن‌ها با یک پمپ سرنگ و نازل تزریق مایع اتوماتیک کردند. بنابراین پربنتر طوری برنامه‌ریزی شد که نازل را وارد بستر روغن کرده و در یک الگوی از پیش تعیین‌شده , آب را تزریق کند .

فورث توضیح داد : ” ما می‌توانیم مایع را به داخل نازل فشرده کرده و رشته های آب را در هر جایی که میخواهیم سه بعدی شود قرار دهیم. همچنین ما می‌توانیم یک نیروی خارجی را اعمالی کنیم که به طور لحظه‌ای ثبات را شکسته و شکل رشته های آب را تغییر دهد. این ساختارها به طور مداوم قابل تنظیم مجدد هستند .”

منبع: www.materialsforengineering.co.uk