Именно през 1726 г. сър Айзък Нютон за първи път сподели приказката как някога е седял под ябълково дърво, размишлявайки защо плодът падна право на земята. Физикът каза, че тези медитации отстрани на багажника са това, което по-рано го е накарало да позиционира теорията на гравитацията през 1687 г. Някои дори преувеличават историята, като предполагат, че идеята го е ударила буквално под формата на ябълка до главата.
Ние обаче не чакаме често ябълка да падне от клон, за да я изземе. Вместо това ние сами го изскубваме - лесна задача, когато обектът е твърд.
Когато се занимаваме с течности и се опитваме да произвеждаме капчици, все още сме на силата на гравитацията. Трябва само да прилагате капки за очи, като използвате пипета, която се предлага с купен от магазина флакон, веднъж, за да знаете колко е трудно да впрегнете силата на гравитацията в своя полза и да насочите прецизни капчици според дозировката си върху цените си. отворена очна ябълка.
Настоящата машина, използвана за инжектиране на течности в капсули с хапчета, е подобно ограничена от силата на гравитацията, какъвто е и механизмът вътре в принтера, който разпръсква мастило върху лист хартия или дори дюзи, които разпръскват вредните съставки, за да направят бонбони.
Ако обаче можем да опровергаем силата, която ни държи всички заземени, се отваря цяла сфера на възможностите - особено в разрастващото се поле на производството на добавки, където се използва технология за конструиране на триизмерни обекти един фин слой в даден момент. Изследователи от Харвардския университет съобщават днес в Science Advances, че са разработили нова техника, която използва звукови вълни за контрол на отпечатването на капчици при поискване, независимо от вискозитета на течността.
Чрез контролиране на целевата позиция изхвърлените капчици могат внимателно да се депонират и да се рисуват навсякъде. В този пример медните капки се рисуват върху стъклен субстрат. (Даниеле Форести, Дженифър А. Луис, Харвардския университет) Може би не за разлика от самия Нютон, водещият автор на изследването Даниеле Форести, приложен физик от Харвард, работеше върху несвързани изследвания в лабораторията си, използвайки акустична левитация, за да суспендира във въздуха неща като гранули от кафе, вода и дори клечки за зъби, когато идеята да се приложи това, което правеше с печат, го удари. Той успя да постави визията си на изпитание, когато стана докторантура в лабораторията, режисирана от Дженифър Луис, учен по материали в Харвард и съавтор на проучването, специализирала в 3D печат.
Типичните мастиленоструйни принтери създават изображения с помощта на малки капчици мастило, но видът на използваното мастило трябва да се впише в сладко петно от вискозитет - приблизително 10 пъти по-вискозно от водата - да тече лесно, за да образува капчици бързо и да се спуска надолу с помощта на гравитацията Но какво ще стане, ако искате да имате повече команда над по-дебели флуиди, чудят се изследователите. Понякога при производството на биофармацевтици се използват биополимери на захарна основа, лепкави като мед - говорим 25 000 пъти по-вискозни от водата.
С тази цел, екипът създаде инструмент, наречен subWAVE, или подволнова акустохоретичен изходен воксел, което е фантастично научно наименование за мъничко устройство с цилиндрична камера, в което супер ограниченото акустично поле създава издърпваща сила, 100 пъти по-силна от гравитация на върха на малка дюза на принтера.
Използвайки subWAVE, изследователите създадоха купчина от течни метали. (Даниеле Форести, Дженифър А. Луис, Харвардския университет) Течността се спуска надолу през дюзата и докато достигне върха, капчица започва да расте. Можете да наблюдавате това как се случва, когато някога леко включите крана си и гледате как капките растат, преди да се насочите към дъното на мивката. Точно когато капчицата достигне желания размер, се прилагат контролирани звукови вълни, запълващи камерата с такава интензивност, че капчицата да се отскубне точно от върха на пръта - точно като „ябълка от дърво“, казва Люис - и безопасно се насочва към материала долу, където трябва да се отпечата или инжектира.
„Използването на акустично излъчване за принудително изпускане на дюзи е ново и много готино“, казва Брус Дринквотер, ултразвуков инженер от университета в Бристол, който не е участвал в изследванията. „Това означава, че когато капката се появи, тя може да бъде извлечена контролирано от дюзата. Това е нещо като двойка невидими ръце, които оформят и оформят капката, докато се появи. “
Когато разчитате на обикновена стара гравитация, за да премествате точни капчици до точни места, вискозитетът или потокът на течността усложнява задачата. Но когато гравитацията се отрича, вискозитетът няма толкова голямо значение. Екипът успя да използва тази технология за „отпечатване“ на капки от широк спектър течности, от течен метал до смола, използвана за изработка на малки лещи от камера до течност от стволови клетки.
Екипът изписа орео с капки мед. (Даниеле Форести, Дженифър А. Луис, Харвардския университет) Въпреки че изследователите смятат, че технологията може да бъде използвана в различни области, това е особено вълнуващо за фармацевтичната индустрия и развиващото се поле на биологията, което включва доставяне на чувствителни и силно концентрирани клетъчни материали на пациенти за лечение на заболявания. Тъй като звукът не прониква лесно в течностите, деликатният клетъчен материал може да се прехвърли безопасно с помощта на тази нова техника, казва Люис.
„Това, което го прави много важна работа е, че е повече или по-малко независима от течността, която се отпечатва, което разширява гамата от материали, които могат да бъдат отпечатани“, казва Drinkwater.
Те дори отпечатали капчици мед върху бисквитка Oreo.
