Учёные из американской Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (LBNL) смогли получить инструмент для печати стабильных трехмерных структур из воды в минеральном масле. Разработчики уверены, что в дальнейшем будут созданы жидкие электронные компоненты для гибких носимых устройств, прецизионных инструментов для медицины и химии.

Пока что они распечатали водяные стяжки от 10 мкм до 1 мм в диаметре и длиной до нескольких метров. Они прямые, спиральные, ветвящиеся. Такие структуры, взвешенные в минеральном масле, не меняют форму, возвращаясь к ней после различных деформаций.

По словам одного из авторов, это совершенно новый класс материалов. Чтобы получить их, специалисты взяли за основу минеральное масло, добавили в него гидрофобные полимерные молекулы и «чернила» из воды с гидрофильными золотыми наночастицами. Полимер был подобран таким образом, чтобы соединяться с наночастицами и образовывать структуру с гидрофильной «головкой» и гидрофобным «хвостом».

Такая структура имеет свойства поверхностно-активного вещества. На границе воды и масла частицы выстраиваются, чтобы ориентироваться «хвостами» к маслу и образуют стабильный интерфейс. Слой дополнительно упрочняется за счёт горизонтальных взаимодействий полимерных молекул и золотых наночастиц друг с другом.

Специалисты модифицировали стандартный принтер, добавив к нему шприц с тонкой иглой для строго дозированных инъекций водяных «чернил». Опыты показали, что добавление капли воды (с наночастицами) в масло (с полимером) приводит к образованию стабильной сферы, взвешенной в нужном участке жидкости. Тонкая струя воды образует устойчивую трубку.

«Если вы вытяните её в трубку, она останется трубкой. Или можно придать воде форму эллипсоида, и она останется эллипсоидом», – добавляют исследователи.

Схема новой технологии 3D-печати в масле: при появлении воды золотые наночастицы с полимерными «хвостиками» окружают ее капли стойкой эластичной пленкой / ©Berkeley Lab
Нашли ошибку в тексте?
Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter