照片:丹尼尔·弗雷斯蒂/詹妮弗·刘易斯/哈佛大学

哈佛大学的研究人员设计了一种新型的印刷技术,这种技术利用声波产生可控的大拉力,从而将液滴从喷嘴中吸出并推向印刷的目标区域,而不管液体本身的粘度如何。

甚至蜂蜜、含有干细胞的生物墨水、液态金属等。可以用作“墨水”,然后使用这种声学技术平滑地打印。在此之前,科学家使用声波来悬浮液体。

机器将液滴准确地喷射到目标区域,形成图案并完成打印。上面的活动图片是印在玻璃板上的蜂蜜。资料来源:丹尼尔·弗雷斯蒂/詹妮弗·刘易斯/哈佛大学

声波对与它们接触的物体施加压力,因此研究人员长期以来一直致力于调节和控制这种力,使其能够推拉物体,悬挂物体,甚至用它来拉光。在这项新的研究中,通过控制这个力,研究人员已经实现了对作为印刷油墨的高粘性液体的精确控制,从而使油墨不再局限于需要树脂、橡胶衍生物等的传统材料。

领导这项研究的哈佛大学材料科学和机械工程助理研究员丹尼尔·弗雷斯蒂(Daniele Foresti)说:“我们的目标是开发一种与墨水本身的流体材料特性无关的打印系统,这样墨水的粘度就不再是打印机墨水的限制因素。”

在正常情况下,墨水会因重力而下垂形成小滴。通过喷射这些液滴进行打印是一种现在普遍使用的技术。然而,这也限制了打印机可以使用的墨水材料。通常,喷墨打印使用的液体粘度约为水的10倍(1厘泊)。如果将粘度高达蜂蜜(3000厘泊)的液体用于印刷,效果会更差。

在过去,声学印刷实验已经成功地使用声波来形成液滴,但是它们在之后不能对印刷功能做任何事情。

在这项研究中,研究人员将声波调整到共振状态。当液滴达到特定尺寸时,声波将从喷嘴中“抓住”液滴,将其拉出,并射向打印的目标区域。此外,喷射速度也非常快:特定的声场产生的拉力是喷嘴端正常重力(1g)的100多倍,大约是太阳表面重力的3.5倍,印刷系统利用这种力来加速液滴。

不管液体的粘度有多高,只要它形成一个合适的尺寸,声波就会直接捕获它。

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