Bylo to v roce 1726, kdy Sir Isaac Newton poprvé sdílel příběh o tom, jak kdysi seděl pod jabloní a přemýšlel, proč ovoce kleslo přímo na zem. Fyzik řekl, že tyto meditace na straně kmene jsou tím, co ho dříve vedlo k tomu, aby posoudil teorii gravitace v roce 1687. Někteří dokonce přehnali příběh a naznačili, že myšlenka ho zasáhla doslova ve formě jablka do hlavy.
Často však nečekáme, až jablko spadne z větve, aby ho chytilo. Místo toho si to utrhneme sami - snadný úkol, když je objekt pevný.
Když se zabýváme kapalinami a snažíme se produkovat kapičky, jsme stále na milost a nemilost gravitací. Oční kapky musíte sami aplikovat pouze pomocí pipety, která je dodávána s lahvičkou zakoupenou v obchodě, abyste jednou věděli, jak těžké je využít síly gravitace ve váš prospěch a nařídit přesné kapičky podle dávkování na svého přied- otevřené oční bulvy.
Současné strojní zařízení používané pro vstřikování kapalin do pilulkových kapslí je podobně omezeno gravitační silou, stejně jako mechanismus uvnitř tiskárny, který plivá inkoust na kus papíru nebo dokonce trysky, které vydávají zkapalněné přísady za účelem výroby bonbónů.
Pokud však člověk dokáže vzdorovat síle, která nás udržuje všichni uzemněnou, otevírá se celá řada možností - zejména v rostoucím poli výroby aditiv, kde se technologie používá k konstrukci trojrozměrných objektů po jedné jemné vrstvě najednou. Vědci na Harvardově univerzitě dnes v Science Advances informují, že vyvinuli novou techniku, která využívá zvukové vlny k řízení tisku kapiček na vyžádání, bez ohledu na viskozitu kapaliny.
Ovládáním cílové polohy mohou být vypuzené kapičky pečlivě uloženy a vzorovány kdekoli. V tomto příkladu jsou medové kapky vzorovány na skleněném substrátu. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Harvardova univerzita) Snad ne na rozdíl od samotného Newtona, hlavní autor studie Daniele Foresti, aplikovaný fyzik v Harvardu, pracoval na nesouvisejícím výzkumu ve své laboratoři a pomocí akustické levitace pozastavil věci, jako jsou kávové granule, voda a dokonce i párátka ve vzduchu, když se myšlenka aplikovat to, co dělá pro tisk, ho zasáhlo. Dokázal otestovat svou vizi, když se stal postdoktorandským kolegou v laboratoři režisérky Jennifer Lewis, vědcem materiálů na Harvardu a spoluautorem studie, která se specializuje na 3D tisk.
Typické inkoustové tiskárny vytvářejí obrázky pomocí malých kapiček inkoustu, ale použitý typ inkoustu musí zapadat do sladké skvrny viskozity - zhruba 10krát viskóznější než voda - aby mohl snadno proudit tak, aby rychle vytvořil kapičky a kapal dolů pomocí pomoci gravitace. Ale co když chcete mít větší kontrolu nad silnějšími tekutinami, uvažovali vědci. Při výrobě biofarmaceutik se někdy používají biopolymery na bázi cukru, lepkavé jako med - mluvíme 25 000krát viskóznější než voda.
S ohledem na tento cíl vytvořil tým nástroj zvaný subWAVE, nebo eusorforetický voxel s vyhazovačem vlnových délek, což je fantazijní vědecké jméno pro malé zařízení s válcovou komorou, kde super-omezené akustické pole vytváří tažnou sílu 100krát silnější než gravitace na špičce malé trysky tiskárny.
Pomocí subWAVE vědci vytvořili hromadu kapek tekutého kovu. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Harvardova univerzita) Kapalina sestupuje z trysky a jakmile dosáhne špičky, začne kapka růst. Můžete pozorovat, jak se to děje, když zapnete váš kohoutek, kdykoli tak lehce zapnete, a sledujete, jak kapky rostou, než se vrhnete ke dnu dřezu. Hned, když kapička dosáhne požadované velikosti, jsou podávány řízené zvukové vlny, které naplňují komoru takovou intenzitou, že kapička je vytržena hned z hrotu tyče - stejně jako „jablko ze stromu“, říká Lewis - a bezpečně vedena k materiálu níže, kde je třeba vytisknout nebo vstříknout.
„Použití akustického záření k vytlačení kapek z trysky je nové a velmi cool, “ říká Bruce Drinkwater, ultrazvukový inženýr z University of Bristol, který se do výzkumu nezúčastnil. "To znamená, že jakmile se kapka objeví, lze ji regulovatelně vytáhnout z trysky." Je to něco jako pár neviditelných rukou, jak se formuje a formuje kapka, jak se objeví. “
Když se spoléhá na obyčejnou starou gravitaci, aby se přesná kapička pohybovala na přesná místa, komplikuje tento úkol viskozita nebo tok kapaliny. Když je však gravitace negována, na viskozitě tolik nezáleží. Tým byl schopen tuto technologii použít k „tisku“ kapek široké škály tekutin, od tekutého kovu po pryskyřici používanou k výrobě malých čoček fotoaparátu k tekutině kmenových buněk.
Tým tečkoval Oreo kapkami medu. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Harvardova univerzita) Přestože se vědci domnívají, že by tato technologie mohla být použita v různých oborech, je to obzvláště vzrušující pro farmaceutický průmysl a pro vývoj v oblasti biologie, která zahrnuje dodání citlivého a vysoce koncentrovaného buněčného materiálu pacientům k léčbě nemocí. Protože zvuk snadno nepronikne do tekutin, lze pomocí této nové techniky bezpečně přenášet jemný materiál buněk, říká Lewis.
„Velmi důležitým dílem je to, že je víceméně nezávislá na potiskované kapalině, což rozšiřuje škálu materiálů, které lze potisknout, “ říká Drinkwater.
Na oreo cookie dokonce tiskli kapičky medu.
