液体 3D プリント: バークレーの科学者が水と油から完全に液体の 3D 構造を作成

液体 3D プリント: バークレーの科学者が水と油から完全に液体の 3D 構造を作成
2018年3月28日、アンタークティックベアは、米国エネルギー省ローレンス・バークレー国立研究所の科学者チームが、完全に液体の構造を作成できる3Dプリント方法を設計したことを知りました。 この技術は、特殊な3Dプリンターを使用して「水の糸」をシリコンオイルベースに沈着させるもので、液体電子機器や化学合成の構築に使用できる可能性がある。




今日、3D プリンティングは、単にプラスチックの層を重ねて花瓶を印刷するだけにとどまらず、バークレー研究所の科学者が示したように、この技術は完全に液体でできた構造物の印刷にまで及んでいます。

つまり、シリコンオイル物質に水の細い線を印刷することで、別の液体内に液体チューブ構造を 3D 印刷できることを実証したのです。 研究の現段階で、科学者たちは直径10マイクロメートルから1ミリメートルの水糸を印刷し、数メートルに及ぶ複雑な螺旋や分岐パターンなど、さまざまな構造タイプを作り出した。

バークレー研究所の客員科学者トム・ラッセル氏は、3Dプリントされた液体構造は形状を変えて周囲に適応することもできると説明した。



画像: バークレー研究所

このプロジェクトを実現するために多くの科学者と協力したラッセル氏は、液体3Dプリント技術は化学合成だけでなく、液体エレクトロニクス(柔軟で伸縮性のあるデバイス)にも利用できると考えている。

後者については、科学者らは、印刷されたチューブは「化学的に調整」することができ、分子がチューブ内を流れることができるため、分子を分離したり、化合物に「ナノスケールの構成要素」を送達したりする新しい方法を提供できる可能性があると説明している。





液体を液体の中に混ぜずに印刷するために、科学者たちは創造的な解決策を考え出さなければなりませんでした。 1つは、水チューブをナノ粒子由来の界面活性剤でコーティングし、チューブの形状を保持して液滴に分散するのを防ぐというものだ。

いわゆる「ナノ粒子限外濾過」は、水に金ナノ粒子、油にポリマーリガンドを加えることによって作られます。 2 つの液体が接触すると、金ナノ粒子とポリマーリガンドは互いに結合しようとしますが、油と水は分離したままになります。

実際に水物質が油ベースに沈着すると、油中のリガンドが水中の個々のナノ粒子に付着し、最終的にナノ粒子の限外濾過層が形成されます。 その結果、油と水の間にガラス質の安定した層が形成され、水位線が所定の位置に保持されます。


「この安定性は、水をチューブ状に伸ばしてもチューブのままであるということを意味する」とラッセル氏は付け加えた。 「あるいは、水を楕円形に成形して、楕円形のままにすることもできます。私たちは、このナノ粒子スーパーオフセットを使用して、何ヶ月も持つ水道管を印刷しました。」

新しい液体印刷プロセスを自動化するために、研究者らは市販の 3D プリンターにシリンジ ポンプと液体押し出し針を取り付けて改造しました。次に、3D プリンターは、油ベースに針を挿入し、3D モデルによって決定されたパターンで水を注入するように特別にプログラムされます。

「針から液体を絞り出し、三次元のどこにでも水を配置できる」とフォース氏は説明した。 「また、外部の力と材料のバランスをとることもできます。これにより、カップが一時的に不安定になり、水面の形状が変わります。これらの構造は無限に再構成可能です。」

この革新的な3Dプリント研究は、米国エネルギー省科学局の資金提供を受けており、最近「Advanced Materials」誌に掲載されました。


https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201707603

出典: 3ders

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