В Гарварде использовали звуковые волны для 3D-печати из вязких жидкостей

По словам ученых, технология делает возможной 3D-печать из множества материалов для сферы биофармацевтики, косметики, оптики и изготовления проводников. На сегодняшний день микрокапсулы для лекарственных веществ производятся с помощью струйного 3D-принтера, который, тем не менее, подходит только для жидкостей, примерно в 10 раз более вязких, чем вода. В свою очередь, существует немало перспективных материалов, как минимум в 100 раз более вязких. В частности, некоторые биополимеры на основе сахара могут сравниться по своей вязкости с медом — это в 25000 раз больше воды. Кроме того, вязкость таких жидкостей изменяется под воздействием температуры и состава, поэтому параметры 3D-печати значительно сложнее приспособить к подобным веществам.

Команде ученых из Гарварда удалось представить систему 3D-печати, не зависящую от характеристик жидкого материала. В основе метода — акустические волны, способствующие формированию капель необходимого размера. Звуковые поля воздействуют на материал в 100 раз сильнее, чем нормальная сила тяжести на кончике печатной головки.

Исследователи испытали технологию с целым рядом материалов, включая мед, чернила со стволовыми клетками, биополимеры, оптические смолы и жидкие металлы. Контролируемая сила вытягивает каждую каплю из сопла 3D-принтера, когда она достигает определенного размера, от 800 до 65 нм, и подает ее на печатную платформу. Ученые обнаружили, что чем больше амплитуда звуковых волн, тем меньше получаются капли материала, независимо от его вязкости. Важно также, что волны не проходят через вещество, поэтому метод можно использовать даже с биологическими материалами, такими как живые клетки или белки.