Berkeley Lab stampa in 3d liquida formate da da acqua e olio

Stampa 3D liquida: gli scienziati di Berkeley Lab creano strutture 3D complesse interamente liquide da acqua e olio

Un team di scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory del Dipartimento dell’Energia ha ideato un metodo di stampa 3D in grado di fabbricare strutture interamente liquide. La tecnica utilizza una speciale stampante 3D per depositare “fili d’acqua” in una base di olio di silicone, e potrebbe essere utilizzata per la costruzione di elettronica liquida e per la sintesi chimica.

La stampa 3D va ben oltre il deposito di strati di plastica fusa per costruire un vaso poli. Come hanno dimostrato gli scienziati del Berkeley Lab, la tecnologia si estende anche alle strutture di stampa realizzate interamente in liquido.

Cioè, stampando fili sottili di acqua in una sostanza di olio di silicone, hanno dimostrato la capacità di stampare in 3D strutture di tubi liquidi all’interno di un altro liquido. In questa fase della ricerca, gli scienziati hanno stampato fili d’acqua di diametro compreso tra 10 micron e 1 millimetro e hanno creato una serie di diversi tipi di strutture, tra cui complessi motivi a spirale ea forma di ramo che raggiungono diversi metri di lunghezza.

Come spiega Tom Russell, uno scienziato in visita al Berkeley Lab che sta lavorando sulla tecnologia, le strutture liquide stampate in 3D sono persino in grado di cambiare la loro forma e adattarsi all’ambiente circostante.

Dice: “È una nuova classe di materiali in grado di riconfigurarsi e ha il potenziale per essere personalizzata in contenitori di reazione liquidi per molti usi, dalla sintesi chimica al trasporto di ioni alla catalisi.”

Russell, che ha collaborato con il ricercatore postdoc di Materials Sciences Joe Forth e con un numero di altri scienziati per realizzare il progetto, ritiene che la tecnica di stampa 3D liquida potrebbe avere applicazioni nella costruzione di elettronica liquida (in dispositivi flessibili ed estensibili) e nella sintesi chimica .

Per questi ultimi, gli scienziati spiegano che i tubi stampati potrebbero essere “sintonizzati chimicamente” e avere delle molecole che li attraversano, il che potrebbe offrire un modo nuovo e innovativo per separare le molecole o fornire “blocchi di costruzione in nanoscala” ai composti.

Per poter effettivamente stampare liquido in liquido senza trasformarlo in liquido, gli scienziati hanno dovuto trovare alcune soluzioni innovative. Uno di questi era rivestire i tubi di acqua stampata con una sostanza speciale simile al sapone. Più precisamente, i tubi dell’acqua sono stati rivestiti in un tensioattivo derivato da nanoparticelle che ha permesso loro di mantenere la loro forma e impedito loro di disperdersi in goccioline.

La cosiddetta “supersapina delle nanoparticelle” è stata realizzata aggiungendo nanoparticelle d’oro in acqua e leganti polimerici in olio. Quando i due liquidi entrano in contatto, le nanoparticelle d’oro e i ligandi polimerici cercano di legarsi l’un l’altro ma l’olio e l’acqua li tengono separati.

Quando la sostanza acquosa viene effettivamente depositata nella base di petrolio, i ligandi nell’olio si attaccano alle singole nanoparticelle nell’acqua, che alla fine formano la supersapina delle nanoparticelle. Il risultato è uno strato stabilizzante simile al vetro tra l’olio e l’acqua che mantiene in posizione i filetti dell’acqua.

“Questa stabilità significa che possiamo allungare l’acqua in un tubo, e rimane un tubo”, ha aggiunto Russell. “O possiamo modellare l’acqua in un ellissoide, e rimane un ellissoide. Abbiamo usato queste supersuele di nanoparticelle per stampare tubi d’acqua che durano per diversi mesi. ”

Per automatizzare il nuovo processo di stampa a liquido, i ricercatori hanno modificato una stampante 3D disponibile in commercio installando una pompa a siringa e un ago per estrusione di liquido. La stampante 3D è stata quindi appositamente programmata per inserire l’ago nella base d’olio e iniettare l’acqua in un modello determinato da un modello 3D

“Possiamo spremere il liquido da un ago e posizionare fili d’acqua ovunque vogliamo in tre dimensioni”, ha spiegato Forth. “Possiamo anche eseguire il ping del materiale con una forza esterna, che rompe momentaneamente la stabilità della supersera e cambia la forma dei fili d’acqua. Le strutture sono infinitamente riconfigurabili. ”

L’innovativa ricerca sulla stampa 3D è stata finanziata dall’Ufficio delle Scienze del Dipartimento dell’Energia e recentemente è stata pubblicata sulla rivista  Advanced Materials.

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