Управо је 1726. године сир Исаац Невтон први пут поделио причу о томе како је својевремено седео испод стабла јабуке размишљајући о томе зашто воће пада равно на земљу. Физичар је рекао да су те медитације на страни трупа оно што га је раније навело да постави теорију гравитације 1687. Неки су чак преувеличали причу да би сугерирали да га је идеја погодила буквално у облику јабуке у главу.
Међутим, ми често не чекамо да јабука падне са гране да би је искористила. Уместо тога, сами га изрезујемо - лак задатак када је објект чврст.
Када се бавимо течношћу и покушавамо произвести капљице, још увек смо на милости гравитације. Морате само да примените капи за очи, користећи пипету која долази са купљеном бочицом, да бисте сазнали колико је тешко искористити силе гравитације у своју корист и усмерити прецизне капљице у складу са дозирањем на свој при- отворена очна јабучица.
Тренутна машина која се користи за убризгавање течности у капсуле таблета на сличан је начин ограничена силом гравитације, као и механизам унутар штампача који мастило улива у комад папира или чак млазнице које испуштају течне састојке како би направили слаткише.
Међутим, ако се може супротставити сили која нас све држи приземљеном, отвара се читаво подручје могућности - посебно у растућем пољу производње адитива, где се технологија користи за изградњу тродимензионалних објеката један по један фини слој. Истраживачи са Универзитета Харвард извештавају данас у часопису Сциенце Адванцес да су развили нову технику која користи звучне таласе за контролу штампања капљица на захтев, без обзира на вискозитет течности.
Контролом циљног положаја, избачене капљице могу се пажљиво депоновати и обрађивати било где. У овом примеру, капљице меда узорка су на стакленој подлози. (Даниеле Форести, Јеннифер А. Левис, Универзитет Харвард) Можда за разлику од самог Невтона, водећи аутор студије Даниеле Форести, примењени физичар на Харварду, радио је на неповезаним истраживањима у својој лабораторији, користећи акустичку левитацију за суспензију ствари попут зрнца кафе, воде, па чак и чачкалица у ваздуху, када се појавила идеја да се примени оно што је радио на штампању погодило га је. Могао је да тестира своју визију када је постао постдокторски сарадник у лабораторији коју је режирала Јеннифер Левис, научница за материјале са Харварда и коауторица студије која се специјализовала за 3Д штампање.
Типични инкјет штампачи стварају слике користећи ситне капљице мастила, али врста мастила која се користи мора се уклопити у слатко место вискозности - отприлике 10 пута више вискозног од воде - да би текла лако да би се формирале капљице и брзо спустиле уз помоћ гравитације Али шта ако желите имати више команде над дебљим течностима, питали су се истраживачи. Понекад се за прављење биофармацеутика користе биополимери на бази шећера, лепљиви као мед - говоримо 25.000 пута вискознији од воде.
С тим циљем, тим је створио алат назван субВАВЕ, или аквастохоретински ејектор подводне дужине, који је фантастични научни назив за малени уређај са цилиндричном комором где супер ограничено акустичко поље ствара силу повлачења 100 пута јачу од гравитација на врху мале млазнице штампача.
Користећи субВАВЕ, истраживачи су створили хрпу капи за течне метале. (Даниеле Форести, Јеннифер А. Левис, Универзитет Харвард) Течност се спушта низ млазницу и док досегне до врха, капљица почиње да расте. Можете то посматрати када увек тако лагано укључите славину и гледате како капљице расту пре него што се спусте ка дну судопере. Тачно кад капљица достигне жељену величину, управљани звучни таласи се пуне коморе таквим интензитетом да се капљица истргне право са врха штапа - баш као „јабука са стабла“, каже Левис - и безбедно се води према материјалу испод где треба штампати или убризгати.
„Употреба акустичког зрачења за присиљавање капи из млазнице је нова и веома цоол“, каже Бруце Дринкватер, ултразвучни инжењер са Универзитета у Бристолу, који није био укључен у истраживање. „То значи да се, како кап испадне, може контролирано извући из млазнице. Као да пар невидљивих руку обликује и обликује кап док се појављује. "
Када се ослањате на обичну стару гравитацију за помицање прецизних капљица на тачне локације, вискозитет или проток течности комплицира задатак. Али када се гравитација негира, вискозност није толико битна. Тим је био у могућности да употреби ову технологију за „штампање“ капи широког спектра течности, од течног метала до смоле која се користи за прављење ситних сочива фотоапарата до течности матичних ћелија.
Тим је натапао Орео капљицама меда. (Даниеле Форести, Јеннифер А. Левис, Универзитет Харвард) Иако истраживачи верују да би се технологија могла користити у разним областима, она је посебно узбудљива за фармацеутску индустрију и поље биологије која се развија, што укључује испоруку осетљивог и високо концентрованог ћелијског материјала пацијентима за лечење болести. С обзиром да звук течности не прожима лако, деликатни ћелијски материјал може се безбедно пренети овом новом техником, каже Левис.
„Оно што га чини веома значајним делом јесте то што је мање или више независно од течности која се штампа, што проширује спектар материјала који се могу штампати“, каже Дринкватер.
Чак су исписали и капљице меда на колачић Орео.
