Leta 1726 je sir Isaac Newton prvič delil zgodbo o tem, kako je nekoč sedel pod jablan in razmišljal, zakaj je sadje padlo naravnost na tla. Fizik je rekel, da so te meditacije ob deblu tisto, kar ga je prej pripeljalo do postavitve teorije gravitacije leta 1687. Nekateri so celo pretiravali z zgodbo, da bi predlagali, da ga je ideja dobesedno zadela v obliki jabolka v glavo.
Vendar pa pogosto ne čakamo, da jabolko pade z veje, da ga zasede. Namesto tega ga sami pokosimo - lahka naloga, ko je objekt trden.
Ko se ukvarjamo s tekočinami in poskušamo ustvariti kapljice, smo še vedno na volji gravitacije. Kapljice za oči si morate samo enkrat uporabiti s pipeto, ki je priložena viali, kupljena v trgovini, in vedeti, kako težko je izkoristiti moči gravitacije v svojo korist in natančne kapljice glede na odmerjanje usmeriti na vaš pri- odprto zrklo.
Trenutni stroji, ki se uporabljajo za vbrizgavanje tekočine v kapsule tablet, so podobno omejeni s silo gravitacije, prav tako mehanizem znotraj tiskalnika, ki črni črnilo na kos papirja ali celo šobe, ki dajejo tekoče sestavine, da bi naredili sladkarije.
Če pa se lahko zoperstavimo sili, ki nas vse drži prizemljene, se nam odpre celotno območje možnosti, zlasti na rastočem področju proizvodnje aditivov, kjer se tehnologija uporablja za konstruiranje tridimenzionalnih predmetov v enem tankem sloju. Raziskovalci z univerze Harvard danes poročajo v Science Advances, da so razvili novo tehniko, ki uporablja zvočne valove za nadzor tiskanja kapljic na zahtevo, ne glede na viskoznost tekočine.
Z nadzorom ciljnega položaja lahko izstranjene kapljice previdno odložimo in obarvamo kamorkoli. V tem primeru so medene kapljice vzorčene na stekleni podlagi. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Univerza Harvard) Morda ne za razliko od samega Newtona, vodilni avtor študije Daniele Foresti, uporabni fizik na Harvardu, je v svojem laboratoriju delal nepovezane raziskave, pri čemer je uporabil akustično levitacijo za suspenzijo stvari, kot so kavne zrnca, voda in celo zobotrebci v zraku, ko se je začela zamisliti o uporabi tisto, kar je delal s tiskanjem, ga je prizadelo. Svojo vizijo je lahko preizkusil, ko je postal podoktorski sodelavec v laboratoriju, ki ga je vodila Jennifer Lewis, znanstvenica na materialih s Harvarda in soavtorica študije, ki je specializirana za 3D tiskanje.
Tipični brizgalni tiskalniki ustvarjajo slike z drobnimi kapljicami črnila, vendar se mora vrsta črnila prilegati sladkemu viskoznemu mestu - približno 10-krat bolj viskoznemu od vode -, da lahko teče dovolj hitro, da kapljice hitro tvorijo in s pomočjo spuščajo navzdol težnosti A kaj, če želite imeti več nadzora nad debelejšimi tekočinami, so se spraševali raziskovalci. Včasih se pri izdelavi biofarmacevtskih izdelkov uporabljajo biopolimeri na osnovi sladkorja, lepljivi kot med - govorimo 25.000-krat bolj viskozno kot voda.
S tem namenom je skupina ustvarila orodje, imenovano subWAVE, ali subwovelength akoustohoretic voxel ejector, kar je modno znanstveno ime za drobceno napravo s cilindrično komoro, kjer super omejeno zvočno polje ustvarja vlečno silo, 100-krat močnejšo od gravitacija na konici majhne šobe tiskalnika.
S pomočjo podWAVE so raziskovalci ustvarili kup tekočih kovin. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Univerza Harvard) Tekočina se spusti navzdol po šobi in ko doseže vrh, začne kapljati kapljica. To lahko opazite, ko vedno tako rahlo vklopite pipo in opazujete, kako kapljajo, preden se spustijo na dno umivalnika. Takoj, ko kapljica doseže želeno velikost, upravljamo z zvočnimi valovi, ki polnijo komoro tako intenzivno, da se kapljica odlepi tik ob konici palice - tako kot "jabolko z drevesa", pravi Lewis - in varno vodi do materiala spodaj, kjer ga je treba natisniti ali vbrizgati.
"Uporaba zvočnega sevanja za izsipljanje šobe je nova in zelo kul, " pravi Bruce Drinkwater, ultrazvočni inženir na univerzi v Bristolu, ki ni bil vključen v raziskave. "To pomeni, da ga lahko, ko kapljica nastane, s šobe nadziramo. To je nekako kot par nevidnih rok, ki oblikujejo in oblikujejo kapljico, ko se pojavi. "
Ko se za premikanje natančnih kapljic na natančne lokacije premikate na navadno gravitacijo, viskoznost ali pretok tekočine otežuje nalogo. Ko pa je gravitacija zanikana, viskoznost nima toliko pomembnosti. Ekipa je s to tehnologijo lahko uporabila za tiskanje kapljic najrazličnejših tekočin, od tekoče kovine do smole, ki se uporablja za izdelavo drobnih leč fotoaparata do tekočine iz matičnih celic.
Ekipa je narisala Oreo s kapljicami medu. (Daniele Foresti, Jennifer A. Lewis, Univerza Harvard) Medtem ko raziskovalci verjamejo, da bi tehnologijo lahko uporabili na različnih področjih, je to še posebej navdušujoče za farmacevtsko industrijo in za biološko zdravilo, ki razvija, kar vključuje bolnike, ki bolnikom dajo občutljiv in visoko koncentriran celični material za zdravljenje bolezni. Ker zvok zlahka ne prežema tekočin, bi lahko občutljiv celični material varno prenesli s to novo tehniko, pravi Lewis.
"Zaradi tega je zelo pomembno delo to, da je bolj ali manj neodvisna od tekočine, ki jo natisnemo, kar širi paleto materialov, ki jih je mogoče natisniti, " pravi Drinkwater.
Na piškotek Oreo so celo natisnili kapljice medu.
