20 юли 2018
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

С 3D принтер отпечатват с вода в масло стабилни триизмерни структури (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 29 март 2018 в 00:46239390
Снимка: J. Forth et al./ Advanced Materials, 2018

Учени разработиха метод за 3D печат с вода вътре в вискозно силиконово масло. Водата остава стабилна във формата на спирални и разклонени структури в продължение на няколко часа. Това става за сметка на образуването на филм на границата между двете течности от повърхностно активни наночастици напечатани с 3D принтер.

Променяйки състава на наночастиците, състава на течността и скоростта на печатане, може да се променя геометрията на обектите, включително и след отпечатването, пишат учените в Advanced Materials.

Днес 3D печатът вече се е превърнал в неразделна част от модерните технологии и дори от ежедневието. Използва се за създаване на различни елементи на автоматични устройства, при сглобяване на роботи или за научни цели. В същото време е възможно да се отпечатват не само малки фигури или отделни части от различни инструменти, но също така, например, къщи и мостове. Обикновено се използват материали, които след печат поради някакво външно влияние (облъчване, топлинни или химически ефекти) се втвърдяват. Задачата за печатане на стабилни триизмерни структури от течност (например вътре в друга течност) е значително по-трудна, защото, за разлика от твърдите вещества, течността няма ясна структура и не запазва формата си.

Но учени от САЩ и Китай, водени от Томас Ръсел (Thomas P. Russell) от Националната лаборатория Лорънс, Бъркли предлагат метод за 3D печат с вода или водни разтвори в много вискозно силиконово масло. Подходът, предложен от авторите на изследването, се основава на създаването на филм от повърхностно активно вещество около течността, който прави печатащата структура стабилна за дълго време.

Образуването на такъв филм в предложения метод е благодарение на това, че използваното силиконово масло съдържа освен обикновена верига полидиметилсилоксан (ПДМС), и още пет процента молекули ПДМС, към краищата на които са пришити амино групи. На свой ред водата съдържа наночастици, на повърхността на които има карбоксилни групи. При контакт na водаta с маслото по време на печат, тези карбоксилни групи върху повърхността на наночастиците реагират с аминогрупите на ПДМС, образувайки устойчива химическа връзка и наночастиците по този начин са "закотвени" в междуфазовата граница, при което се формира стабилен еластичен филм около водната струя.

Схема за образуването на стабилен филм от наночастици в междуфазовата граница вода-масло по време на 3D печата. J. Forth et al./ Advanced Materials, 2018

Използвайки предложения механизъм авторите успяват да получат няколко различни течни структури, спирални или разклонени, с дължина няколко сантиметра. Времето, за което получените спирали запазват стабилна форма, достига няколко часа. При това чрез промяна на диаметъра на иглата на принтера и скоростта на потока на течността може да се получи различна дебелина на водния канал от няколко десетки до няколко стотици микрона.

Авторите на изследването отбелязват, че освен повишаването на стабилността на напечатаната структура, филмът на границата вода/масло може да изпълнява и други функции, които зависят от свойствата на използваните частици. Например, от частици магнетит може да се получи магнитен филм на границата вода/масло, а може да се използват и наночастици от злато.

Разрушаване и сгъване на печатен воден канал, когато в него се вкарва алкален разтвор. J. Forth et al./ Advanced Materials, 2018

Тъй като цялата система - както на външната среда, така и напечатната структура - са в течно състояние, е възможно да се променя геометрията след отпечатване, например, в отговор на някакво външно въздействие - например промяна във водния разтвор на концентрацията на основа, което води до унищожаване на химически връзки между маслото и наночастиците, което довежда до локално стеснение на канала или разрушаването му.

Според авторите, използвайки техния метод е възможно да се създадат материали за течна електроника, системи за молекулярен транспорт, а също така и да се създадат микрореактори с желаната форма за извършване на многофазни реакции или биологичен анализ.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Технологии
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.