Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли разработали способ печати трехмерных объектов и структур, полностью состоящих из жидких материалов. Используя модернизированный трехмерный принтер, они создали сети из водяных “трубок” в силиконовом масле. Подобная технология может использоваться для создания жидкой электроники, приводящей в действие гибкие и эластичные устройства. Помимо этого, такой способ позволит производить разделение и исследования отдельных молекул, доставку “строительных блоков” для изготовления наноразмерных механизмов и микроэлектромеханических систем.
Напечатанные водяные нити имели толщину от 10 микрон до 1 миллиметра при длине нитей в несколько метров. Для реализации данной технологии ученым пришлось разработать способ, который не позволяет воде разбиваться на отдельные капли во время печати. Решением этой проблемы стал специальный материал-сурфактант, который связывает и удерживает воду.
Этот материал был получен путем наполнения воды золотыми наночастицами и особыми полимерными молекулами масла, в которое выдавливалась вода. Золотые наночастицы и молекулы полимера притягиваются и сцепляются друг с другом, создавая четкую границу между водой и маслом. При этом, граница, созданная наночастицами и полимерными молекулами, напоминает по своей структуре стекло, но этот материал может быть растянут или деформирован без потери его “разделительной” функции.
“Стабильность границы означает то, что мы можем выдавить воду в виде трубки и она останется трубкой. Мы можем сформировать воду в виде эллипсоида и она сохранит заданную форму” – пишут исследователи, – “При этом, границы, разделяющие два жидких материала, сохраняются на протяжении нескольких месяцев”.
После этого исследователи взяли стандартный трехмерный принтер и удалили все компоненты, связанные с выдавливанием пластика, заменив это шприцом с тонкой иглой, через которую выдавливается вода, наполненная наночастицами. И после этого принтер, работающий под управлением стандартного программного обеспечения, стал способен создавать любые формы водяных трубок в емкости, заполненной силиконовым маслом.
“Сейчас мы способны “провести” водяные нити куда угодно в трех измерениях” – пишут исследователи, – “Однако, после этого мы можем оказать на материал определенное воздействие, которое нарушит стабильность граничного слоя и заставит водяные нити изменить свою форму. Эта дает нам возможность бесконечного переконфигурирования напечатанных жидких структур, которые имеют шанс в будущем стать основой переконфигурируемой жидкой электроники”.