音波を使用してこの新しいデバイスの印刷を見る| イノベーション| スミソニアン - 記事、イノベーション、健康と医学、テクノロジー

1726年、アイザック・ニュートンirは、リンゴの木の下に座って、なぜ果物が地面にまっすぐ落ちたのかを熟考した物語を初めて共有しました。物理学者は、これらの胴体側の瞑想が、1687年に彼が重力理論を確立する前に導いたものであると述べました。一部は、アイデアが文字通り頭にリンゴの形で彼を打ったことを示唆するためにストーリーを誇張しました。

しかし、リンゴが枝から落ちてそれをつかむのをしばしば待ちません。代わりに、自分でそれを摘み取ります。オブジェクトがしっかりしているときは簡単な作業です。

液体を扱い、液滴を生成しようとするとき、私たちはまだ重力に翻弄されています。市販のバイアルに付属のピペットを使用して目薬を自己管理するだけで、重力の力を有利に活用し、投与量に応じて正確な液滴を揚げるのがどれだけ難しいかを一度知ることができます眼球を開きます。

液体を錠剤カプセルに注入するために使用される現在の機械は、重力によって制限されます。また、紙の中にインクを吐き出すプリンター内部の機構や、液化成分を分配してキャンディーを作るノズルも同様です。

しかし、私たち全員を固定する力に逆らうことができるなら、可能性の全領域が開かれます。特に、3次元オブジェクトを一度に1層ずつ構築するために技術が使用されている、急成長している積層造形の分野では。ハーバード大学の研究者は本日、 Science Advancesで、液体の粘度に関係なく、音波を使用してオンデマンドで液滴の印刷を制御する新しい技術を開発したと報告しています。

ターゲット位置を制御することにより、噴射された液滴を慎重に堆積させ、どこにでもパターン化できます。この例では、蜂蜜の滴がガラス基板上にパターン化されています。（ダニエルフォレスティ、ジェニファーA.ルイス、ハーバード大学）

おそらくニュートン自身とは異なり、研究の主著者であるハーバード大学の応用物理学者ダニエレ・フォレスティは、研究室で無関係な研究に取り組んでいた。彼が印刷のためにやっていたことは彼を襲った。ハーバード大学の材料科学者であり、3Dプリンティングを専門とする研究の共著者であるジェニファールイスが指揮する研究室のポスドク研究員になったとき、彼はビジョンを試すことができました。

典型的なインクジェットプリンターは、小さなインク滴を使用して画像を作成しますが、使用するインクのタイプは、水滴よりも約10倍高い粘度のスイートスポットに収まらなければなりません。重力の。しかし、もしあなたがより濃い液体に対してより多くの指揮権を持ちたいなら、研究者は疑問に思いました。時には、蜂蜜のように粘着性のある砂糖ベースのバイオポリマー（私たちは水よりも25, 000倍粘性が高いと言っています）がバイオ医薬品の製造に使用されます。

この目標を念頭に置いて、チームはsubWAVEまたはサブ波長音響泳動ボクセルエジェクターと呼ばれるツールを作成しました。小さなプリンターノズルの先端の重力。

subWAVEを使用して、研究者は液体金属のドロップパイルを作成しました。（ダニエルフォレスティ、ジェニファーA.ルイス、ハーバード大学）

液体はノズルを下降し、先端に到達すると、液滴が成長し始めます。蛇口をほんの少しオンにして、流しの底に向かって突っ込む前に、しずくが成長するのを見ると、この現象を観察できます。液滴が希望のサイズに達すると、制御された音波がチャンバーを満たし、ロッドの先端から液滴がはじき出されるような強さでチャンバーを満たします。印刷または挿入する必要がある場所の下。

「音響放射を使用してノズルから強制的にドロップアウトすることは、新しくて非常にクールです」と、研究に関与していなかったブリストル大学の超音波エンジニア、ブルース・ドリンクウォーターは言います。「これが意味するのは、液滴が出現すると、ノズルから制御可能に引き抜くことができるということです。それは、目に見えない一対の目に見えない手のようなもので、出てくるドロップを形作ります。」

昔ながらの重力に頼って正確な液滴を正確な位置に移動させると、液体の粘度や流れがタスクを複雑にします。しかし、重力が打ち消された場合、粘度はそれほど重要ではありません。チームはこの技術を使用して、液体金属から小さなカメラレンズを作成して幹細胞液を作るために使用される樹脂まで、幅広い液体の液滴を「印刷」することができました。