Струйную печать широко применяют не только для нанесения чернил на бумагу, но и для производства микрокапсул при изготовлении лекарств. Но пока такая методика работает только с ограниченными количеством материалов. Главное требование — их вязкость не должна превышать вязкость воды больше, чем в 10 раз. Биополимеры, клеточные гидрогели и жидкие металлы в эту категорию не попадают. Под ограничение попадает даже мед, который по вязкости в 25 тысяч раз превосходит воду.
Однако ученые из Гарвардского университета нашли способ решить эту проблему. Как сообщает Harvard Gazette, инженеры поместили сопло принтера в субволновой акустический резонатор. Устройство создает концентрированное звуковое поле, которое «тянет» вещество из головки принтера. При этом сила воздействия в 100 раз превосходит силу тяжести, так что эффекту «вытяжения» подвержены даже самые вязкие материалы, в том числе мед и жидкий металл.
Ученые сравнивают процесс со сбором яблок с дерева, только роль сборщика выполняет акустическое поле, а роль плодов — капли, выходящие из принтера.
Давление звуковой волны применяется при акустической левитации. Однако при таком сценарии эффект направлен на противостояние силе тяжести. Здесь же, напротив, звуковое поле способствует силе тяжести и ускоряет отделение капли от сопла принтера.
Принцип новой технологии, которая получила название акустофоретической печати, представили в журнале Science Advances. Методика позволяет регулировать размер капель и перемещать их в пространстве.
Инженеры провели серию экспериментов с различными материалами, чтобы доказать эффективность технологии. Они использовали мед, чернила на основе стволовых клеток, оптические смолы и жидкие металлы. Ученые также доказали, что звуковая волна не проходит сквозь каплю, а значит, технология не способна оказать вредное воздействие на живые клетки или белки в составе материалов.
Акустофоретическая печать позволит выпускать лекарственные препараты нового типа, а также изготавливать инновационные электропроводные и оптические устройства. Кроме того, использование капель с повышенной вязкостью открывает новые возможности для производства косметики и продуктов питания.
