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哈佛研究人员使用声波来辅助粘性液体的3D打印

来源：narkii 浏览数：
责任编辑：六月芳菲时间：2018-09-05 10:36

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[导读]据研究人员称，这种技术可以按需按需方式对无数材料进行3D打印，并可用于合成生物制药和化妆品，以及光学和导电材料。

来自哈佛大学John A Paulsen工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员开发出一种新的3D打印技术，该技术利用声波从液体中产生具有前所未有的成分和粘度范围的液滴。据研究人员称，这种技术可以按需按需方式对无数材料进行3D打印，并可用于合成生物制药和化妆品，以及光学和导电材料。

来源：Daniele Foresti，哈佛大学Jennifer A. Lewis

目前，使用喷墨3D打印机制造用于药物递送的微胶囊。据研究人员称，喷墨3D打印利用液体液滴形成固体，但它仅适用于粘度约为水的10倍的液体。然而，研究人员感兴趣的许多液体更加粘稠。例如，生物制药和生物打印中使用的生物聚合物和载有细胞的墨水的粘度至少是水的100倍。一些含糖的生物聚合物可能像蜂蜜一样粘稠，粘度比水高25,000倍。

这些流体的粘度也随温度和成分而急剧变化，使得优化印刷参数以控制液滴尺寸变得更加困难。

因此，SEAS研究团队开发了一种独立于流体材料特性的3D打印系统。他们利用声波建立了一个系统，以帮助重力从粘性流体形成受控大小的液滴。

在科学进展的一篇论文中，哈佛大学的团队由Jennifer Lewis教授领导，他也是Wyss生物启发工程研究所和艺术与科学学院的附属机构，他们描述了他们如何设计和制造一个能够产生的亚波长声谐振器一个受限的声场，它使拉力大于打印机喷嘴尖端的正常重力的100倍。

通过控制目标位置，可以在任何地方小心地沉积和图案化喷射的液滴。在该实例中，蜂蜜滴在玻璃基板上图案化。
来源：Daniele Foresti，哈佛大学Jennifer A. Lewis

“这个想法是产生一个声学区域，从喷嘴中分离微小的液滴，就像从树上摘苹果一样，”该论文的第一作者，Branco Weiss研究员，材料科学与机械工程研究助理Daniele Foresti说。在SEAS和Wyss研究所。

研究人员对各种材料进行了测试，包括蜂蜜，干细胞墨水，生物聚合物，光学树脂和液态金属。当可控制力达到特定尺寸时，可控制力将每个液滴从喷嘴拉出，范围从超过800μm的最大值到小于65μm，并将其朝向打印目标喷射。研究人员发现，声波振幅越大，液滴尺寸越小，与流体的粘度无关。重要的是，声波不会通过液滴传播，使得该方法即使对于敏感的生物货物（例如活细胞或蛋白质）也是安全的。