Stampa aerodinamica pulsata programmabile per la produzione di compositi multi-interfaccia

I ricercatori sviluppano un nuovo metodo di stampa di goccioline multi-interfaccia programmabile

ZHU Zhiqiang, Prof. SI Ting, Prof. XU Xiaorong e il loro collega della School of Engineering Science, University of Science and Technology of China (USTC) dell’Accademia cinese delle scienze (CAS), hanno recentemente proposto un nuovo metodo per modellare materiali morbidi denominati stampa aerodinamica pulsata programmabile (PPAP). Lo studio è stato pubblicato online su Matters .

La generazione controllabile e la modellazione di materiali morbidi svolgono un ruolo importante in biologia, medicina, chimica, scienza dei materiali e ingegneria. La stampa basata su goccioline agisce come una strategia efficiente in grado di regolare con precisione le dimensioni, la struttura e la composizione delle microgocce, trovando così sempre più applicazione nei campi della robotica morbida, bioprinting e altri.

Come indice fondamentale nella stampa di materiali morbidi, il numero Z, definito come il reciproco del numero di Ohnesorge, rappresenta l’applicabilità e la flessibilità dei materiali. Rimane una sfida per i metodi attuali ottenere una stampa precisa di goccioline multi-interfaccia con un’ampia gamma di numeri Z.

Per ampliare la gamma di numeri Z, i ricercatori hanno introdotto la tecnica del PPAP utilizzando il metodo di guida del flusso esterno per fornire un forte taglio nella microfluidica delle goccioline basato sul meccanismo di generazione delle goccioline e sull’innovativa combinazione di produzione di goccioline multi-compartimento e stampa 3D.

Questo metodo di applicazione della forza attiva è stato anche in grado di ridurre le dimensioni e aumentare la velocità di stampa, il che semplifica la produzione di goccioline multi-scomparto ed è fondamentale nelle strutture e nei dispositivi micro-nano funzionali.

Quindi, i ricercatori hanno costruito un modello teorico per la produzione di goccioline multi-scomparto, rivelando il principio meccanico del PPAP. Hanno verificato la stabilità e la ripetibilità della generazione di goccioline attraverso la simulazione numerica.

Questo studio ha dimostrato che il PPAP mostra un ampio potenziale nell’incapsulamento cellulare, nel rilascio controllato di farmaci, nell’autoassemblaggio, nella microstruttura 3D, ecc. Si può prevedere un nuovo percorso per il progresso di strutture e dispositivi micro-nano funzionali.