LeTell
болею... на голову >.<
Продолжим про 3D печать.

Порошковые 3D принтеры на данный момент активно используются в промышленности.
Они удобны, позволяют создавать немыслимые формы и дешевле к случае штучного изготовления готовой продукции.

У порошковой 3D печати есть и свои ограничения, например создаваемые формы не должны быть замкнутыми для того чтобы неиспользуемый порошок можно было высыпать. Так же созданная форма требует пост-обработки после печати. Если этого не сделать изделие будет хрупким и не выдержит нагрузки.





Они хороши своей универсальностью, но слегка смущают обывателя размерами.

Есть и другой метод 3D печати, он основан на каплях.
Даже не так, принцип работы можно описать следующим образом: некое вещество плавится и затем капля за каплей помешается туда куда нужно. Для примера - рабочий, доступный конечному пользователю (!) настольный (!!!) 3D принтер:



Помимо банального нагревания можно использовать пьезоэлектрики, и варьировать напряжение и давление чернил, за счет чего можно получить разные параметры той самой капли.



Если вместо пластика взять нечто иное, например биогель, то можно напечатать запчасть человека, например почку. Очень перспективное исследование, особенно в условиях острой нехватки доноров.



Самое интересное, что и это еще не все.
Что, если требуется напечатать конкретный материал, да ещё и в микромасштабах?

Группа учёных из университета Калифорнии недавно опубликовала работу, в рамках которой предложила способ трёхмерной печати полимерными материалами с пьезоэлектрическими свойствами с помощью обычной оптической 3D–печати. Фактически данный метод печати – развитие лазерной стереолитографии, в котором тонкий слой вещества фотополимеризуется лазером точка за точкой. Однако основным отличием является разрешение: вплоть до 1 микрон, тогда как обычная литография даёт лишь 0.1 мм или 100 микрон.

изображение
a) Схема 3D оптической микропечати, позволяющая получать объекты разрешением в несколько микрон,
b) сами криталлы титаната бария, с) схема пришивки нанокристаллов к матрице


Плюс ко всему, печать производится не просто полимером, а композитным материалом, в котором в полимерной матрице распределены нанокристаллы титаната бария (BaTiO3) – одного из наиболее известных пьезоэлектрических материалов. При этом сама полимерная матрица химически связана с нанокристаллами, что позволяет сохранить пьезоэлектрические свойства при растяжении и сжатии, иными словами, титанат бария генерирует электрический заряд при изменении геометрии.

изображение
Примеры напечатанных двумерных структур

И хотя объёмный титанат бария позволяет генерировать до 200 пико Фарад/Ньютон, полученные для данного композитного материала 40 пикоФарад/Ньютон являются своеобразным рекордом. Чтобы лучше себе представлять уровень цифр, заявленные в статье 40 пико Фарад/Ньютон примерно соответствует разности потенциалов порядка 600–700 милиВольт при приложении силы всего в 10 Ньютон, что не так уж и мало.

изображение
Примеры напечатанных трёхмерных структур, в том числе и сложной формы

К тому же, быстрая и дешёвая печать представленных выше ажурных трёхмерных волокон, вполне возможно, дало бы новый толчок к реализации умной одежды и получению электроэнергии при её ношении. И напоследок, технология может найти применение и при создании нового поколения струйных принтеров с гораздо лучшим разрешением за счёт уменьшения размера капли (и аналогичные работы уже ведутся, например тут).

Ждет нас веселое и интересное будущее я вам скажу.
Источники: 1, 2.

@темы: наука, любопытности, для общей эрудиции, видео