Całkowicie płynne drukowanie 3D ma potencjał zastosowań w płynnej elektronice

Tom Russell, naukowiec z wydziału wizytacji w Wydziale Badań Materiałów w Berkeley Lab, wyjaśnił: "Jest to nowa klasa materiału, który może się przekonfigurować i może być dostosowywany do ciekłych naczyń reakcyjnych do wielu zastosowań, od syntezy chemicznej do transportu jonów do katalizy. "

Zespół wtryskuje nitki wody do oleju silikonowego za pomocą zmodyfikowanej drukarki 3D, w rzeczywistości rzeźbiąc płynne rurki wewnątrz dodatkowej cieczy. Nauka tworzenia ciekłych probówek w innym płynie, a następnie ustalenie, jak zautomatyzować proces, były kluczowymi postępami w poprawnym działaniu metody.

Streszczenie brzmi: "Płynom brakuje ładu przestrzennego wymaganego dla zaawansowana funkcjonalność. Jednak międzyfazowe zespoły koloidów mogą być wykorzystywane do kształtowania cieczy w złożone obiekty 3D, jednocześnie tworząc warstwy 2D o nowatorskich właściwościach magnetycznych, plazmonowych lub strukturalnych. Pełne wykorzystanie systemów opartych na płynach, które są uporządkowane według ich interfejsów, stworzy nową klasę biomimetycznych, rekonfigurowalnych i reagujących materiałów. Tutaj przedstawiono drukowane konstrukcje wody w oleju. Zarówno forma, jak i funkcja są podawane systemowi przez montaż i zagłuszanie nanocząstkowych środków powierzchniowo czynnych, utworzonych przez oddziaływanie międzyfazowe nanocząstek i amfifilowych polimerów, które niosą komplementarne grupy funkcyjne. Te konstrukcje rozpraszające wydajność, które wykazują podzieloną na sekcje odpowiedź na chemiczne sygnały. "

Najpierw naukowcy określają sposób powlekania rur wodą w specjalnym surfaktancie pochodzącym z nanocząstek, który blokuje ciecz w miejscu. Środek powierzchniowo czynny to w zasadzie mydło, chociaż zespół określa go jako supersoap nanocząsteczkowy, ponieważ tak skutecznie zapobiega rozpadowi rur na krople. Złote nanocząstki zostały zdyspergowane w wodzie, a ligandy polimerowe w oleju, aby utworzyć supersoap, a podczas gdy ligandy i nanocząsteczki chcą się ze sobą wiązać, również chcą pozostać we własnych środowiskach wody i oleju; Helms pomógł rozwinąć ligandy.

Niedługo po wtryśnięciu wody do oleju, dziesiątki ligandów wewnątrz, w praktyce, przyczepi się do poszczególnych nanocząsteczek w wodzie, tworząc supersoap. Supersoaps uderzają się w siebie, szkliwo, podobnie jak szkło, które ustabilizuje połączenie między wodą i olejem i zabezpieczy płynne struktury.

"Ta stabilność oznacza, że ​​możemy rozciągnąć wodę w rurkę, i pozostaje tubą. Lub możemy kształtować wodęw elipsoidę i pozostaje elipsoidą. Wykorzystaliśmy te supersoaps nanocząstek do drukowania tubek z wodą, które trwają kilka miesięcy "- wyjaśnił Russell CD3D .

Aby zautomatyzować proces, firma Forth wyjęła wytłaczarkę z gotowej drukarki 3D i zastąpiła ją pompką strzykawkową i igłą.

"Możemy wycisnąć płyn z igły i umieszczaj nitki wody w dowolnym miejscu w trzech wymiarach. Możemy również pingować materiał za pomocą siły zewnętrznej, która chwilowo przełamuje stabilność supersoap i zmienia kształt gwintów wodnych ", powiedział Forth. "Struktury są bez końca konfigurowalne."

Gwinty wody o średnicy od 10 mikronów do 1 milimetra zostały z powodzeniem wydrukowane 3D metodą zespołu, wraz z kilkoma rozgałęzieniami i spiralnymi kształtami o długości do kilku metrów. Co więcej, materiał jest w stanie dostosować się do otoczenia i wiele razy się zmieniać.

Badania nad całkowicie płynnym materiałem drukowanym 3D, finansowanym przez Biuro Naukowe DOE, mają wiele zastosowań, takie jak synteza chemiczna lub płynna elektronika, które zasilają elastyczne, rozciągliwe urządzenia. Dodatkowo, naukowcy są przekonani, że mogą chemicznie dostroić ciekłe rurki, aby przesłać przepływające cząsteczki, co może wprowadzić nową metodę rozdzielania cząsteczek.