研究人员开发出声波来辅助粘性液体3D打印技术

2018年9月5日，从外媒获悉，来自哈佛大学John A Paulsen工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员开发出了一种新的3D打印技术，该技术利用声波能从液体中产生前所未有的成分和粘度范围的液滴。据研究人员称，这种技术可以按照按需方式对无数材料进行3D打印，并可用于合成生物制药、化妆品以及光学和导电材料。

据研究人员称，喷墨3D打印利用液体液滴形成固体，但它仅适用于粘度约为水的10倍的液体，生物制药和生物3D打印中使用的生物聚合物和载有细胞的墨水的粘度至少是水的100倍，一些含糖的生物聚合物可能像蜂蜜一样粘稠，粘度比水高25，000倍。并且，由于液体的粘度会随温度和成分变化而变化，使得优化3D打印参数以控制液滴尺寸变得更加困难。

因此，SEAS研究团队开发了一种独立于液体材料特性的3D打印系统，他们利用声波建立了一个系统，以帮助粘性液体形成受控大小的液滴。

哈佛大学研究团队由Jennifer Lewis教授领导，同时，他也是Wyss生物启发工程研究所和艺术与科学学院的成员，他描述了他们如何设计和制造一个能够产生音质的亚波长声学谐振器，使其拉力大于3D打印机喷嘴尖端的正常重力的100倍。

“这个想法是产生一个声学区域，从喷嘴中分离微小的液滴，就像从树上摘苹果一样。”SEAS和Wyss研究所研究员Branco Weiss和材料科学与机械工程研究助理Daniele Foresti说。

另外，研究人员对各种材料进行了测试，包括蜂蜜、干细胞墨水、生物聚合物、光学树脂和液态金属。当可控制力达到特定尺寸时，可控制力将每个液滴从喷嘴拉出，范围从超过800μm的最大值到小于65μm，并将其朝向打印目标喷射。研究人员发现，声波振幅越大，液滴尺寸越小，与流体的粘度无关。重要的是，声波不会通过液滴传播，使得该方法即使对于敏感的活细胞或蛋白质也可以安全使用。

“我们的新3D打印技术会对制药行业产生直接影响。”Lewis说。“同时，我们相信这也将成为多个行业的重要平台。”