地农学家发明新型声波打印术,斯坦福研究开发新技艺

原标题:哈佛研发新技术,打印超粘液滴不成问题

图片 1

据TechXplore报道,哈佛大学的研究人员开发了一种利用声波能量加速粘稠液体的打印方法。打印出的液滴成分和黏度范围之大前所未有。这项技术最终可以用于制造新的生物制药、化妆品和食品,并能拓展光学材料和导电材料的可能性。这项研究发表在了《科学进展》(Science
Advances)杂志上。

声波打印喷嘴处的液滴

图片 2

图片 3

由于重力的作用,任何液体都会形成液滴。但是仅在重力作用下,液滴尺寸、速度难以控制。例如沥青的黏度大约是水的2000亿倍,每十年才会滴一滴。为了增强液滴的形成,研究小组选择依靠声波。研究人员使用声波来辅助重力,将这种新技术称为声波打印(acoustophoretic
printing)。

将蜂蜜液滴阵列打印在玻璃片上

通过控制目标位置,液滴可以在任何地方积聚并形成图案。研究人员建造了一个亚波长声波谐振器,它可以产生一个高度受限的声场,从而产生超过打印机喷嘴顶端普通引力100倍的拉力。当液滴达到特定尺寸时,这种可控制的力会将每个液滴拉出,并射向印刷目标。声波的振幅越高,液滴的大小就越小,与液体的黏度无关。

图片 4

图片 5

声波打印用于液态金属的打印

研究人员利用该技术开发了一种使用声波的新印刷平台,未来可能有广阔的应用前景。目前现有的打印技术,都是流动性高的液体,比如墨水和UV光固化树脂。使用加热沸腾发泡或是压电材料变型挤压,这一技术一旦商品化,势必将极大的提高喷墨打印的墨水范围,过去粘稠度高的材料也将实现快速的打印。

近日,哈佛大学的研究人员发明了一种新型声波打印技术:利用声波产生的力精确控制用于打印的液滴,让喷墨式打印不再受材料限制,而且适用的打印材料范围前所未有的广泛。

(信息来源于网络)返回搜狐,查看更多

这项技术在新型生物制药、化妆品和食品制造行业有很大的应用潜力,也将给光学材料和导电材料领域的发展带来新的可能性。

责任编辑:

哈佛大学工程与应用科学学院的生物工程学教授詹妮弗·莱维斯说:“我们发明的这种声波打印技术,利用了声波产生的力,能按照需求打印任意的材料。”

众所周知,由于重力作用,所有的液滴都会往下滴——不管是沿着水龙头快速滴下的水,还是数年才会落下一滴的沥青。然而,如果打印时仅有重力的作用,液滴的尺寸就会很大,并且液滴的滴落速率很难控制。在著名的沥青滴漏实验中,每十年才会有一滴沥青滴落,科学家据此估测沥青的黏度大约是水的
2000 亿倍。

为了增强打印时形成液滴的能力,研究人员将目光转向了声波。声波是一种压力波,研究者通常利用这种压力波来对抗重力作用,就像是声悬浮中的原理。现在,研究者反过来利用这种声波压力来辅助重力作用,从而发明了这种新型打印技术:声波打印。

研究者使用了空气超声波,这一技术基本不受材料影响,所以即使是液态金属也能很容易打印出来。

为了验证该技术的性能,研究人员测试了各种各样的材料,从高黏度的蜂蜜到生物工程常用的干细胞生物墨水、生物聚合物等,此外还有光学树脂甚至是液态金属等。值得注意的是,声波并不会通过液滴而传播,因此即使是易损的生物载体,如活细胞或蛋白质大分子等,这种方法也是安全有效的。