原标题:用声波打字与印刷:地艺术学家发明新型打印术,打字与印刷机格局可用于全体材质

原标题:加州伯克利分校研发新技巧,打字与印刷超粘液滴平常

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据美利哥传播媒介近日电视发表,巴黎综合理文大学七个研讨团体利用旋转3D打字与印刷喷头和精确控制的地点移动,使打字与印刷出的资料具备木材等当然材质才有的微观纤维结构,从而显然拉长了复合材质的强度。那项商讨成果获得U.S.海军实验室和增材创立投资公司GettyLab的协理,发布在《美利坚联邦合众国国家科高校院刊》(PNAS)上。
天然存在的复合材质,如牙齿、贝壳等,利用纤维结构的排列来进步强度。为了模仿自然界那一特征,在此以前增材创制业曾利用电磁场等路线在聚合物中安顿纤维结构,但那几个招数会明白增多创建的复杂程度,并难以成功局地控制。南洋理管理高学校工人程与利用工程大学的钻研团体利用流变学在3D打字与印刷中中标生成了微观结构。该品种的3D打字与印刷机利用三个高速旋转的喷嘴沉积基于环氧树脂的液体原料,通过标准控制喷嘴的转动速度和职位,能够使得地操纵纤维的排列形态,从而在扭转的资料中提供分化的刚度,并且能够在区别的区域中落到实处分裂的微观结构。

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据TechXplore报纸发表,澳大马拉加国立高校的斟酌人口支出了一种选择声波能量加速粘稠液体的打字与印刷形式。打字与印刷出的液滴成分和黏度范围之大前所未有。那项技艺最终能够用于制作新的生物制药、化妆品和食品,并能拓展光学材料和导电材质的可能性。那项商量揭橥在了《科学开始展览》(Science
Advances)杂志上。

新加坡共和国国立高校机械大学周南嘉教授课题组诚聘多名学士后,访问学者,联合培育生,和硕士生

该格局能够在各类增材创制技术中运用,如熔融沉积成型(FDM)、间接喷墨成型(DIW)、大面积增材创制(BAAM)等,并可使用于多样资料,包含碳纤维与陶瓷。未来旋转3D打字与印刷技术有不小可能率为增材成立开辟新的上空。

近年来,瑞典王国皇家理管理高校的切磋人口表达了1种新颖声波打字与印刷技术**:利用声波产生的力精确控制用于打字与印刷的液滴,将让喷墨式打字与印刷不再受资料限制,而且适用的打字与印刷质感范围前所没有地周围。**

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课题组简介:

那项技能在最新生物制药、化妆品和食物创立行业有十分大的选取潜力,也将给光学材质和导电材质领域的进步也带动了新的恐怕。

出于重力的成效,任何液体都会形成液滴。不过仅在地心重力作用下,液滴尺寸、速度难以决定。例如沥青的黏度大致是水的三千亿倍,每10年才会滴一滴。为了提升液滴的变异,商讨小组选取依靠声波。切磋人口运用声波来救助引力,将那种新技巧称为声波打字与印刷(acoustophoretic
printing)。

课题组总管周南嘉教授师从于3D打字与印刷领域权威,美利哥工程院院士,巴黎高师大学JenniferA Lewis教师和美利坚同联盟西大两院院士Tobin J. 马科斯教授。重要从事3D打料多职能材质的钻研。在Red Banner增材创立,有机、无机光电材质,低维微米材料,智能器件研究中获得1多元立异成果,在Nature类别子刊,
Advanced
Materials,PNAS,JACS,等刊物宣布杂谈40余篇,相关杂文被引述2400次。二〇一八年七月入职新加坡国立大学机械大学,同时进入新加坡共和国国立大学3D打字与印刷宗旨。现因研商工作供给,诚聘学士后,访问学者,联合培养和训练生,和博士生。应聘者可遵照个人兴趣采纳以下切磋方向:

那项探讨成果于 8 月 十21日刊登在知名国际期刊《科学开始展览》(Science Advances)上。

经过控制目的地方,液滴能够在别的地点积聚并摇身1变图案。钻探人口建造了二个亚波长声波谐振器,它能够发生三个冲天受限的声场,从而产生超越打字与印刷机喷嘴顶端普通重力100倍的左伊藤。当液滴达到特定尺寸时,那种可决定的力会将种种液滴拉出,并射向印刷目的。声波的振幅越高,液滴的高低就越小,与液体的黏度无关。

(一) 3D打字与印刷,先进创制

杂谈的通信我、南洋理工科业余大学学学工程与应用科学大学(SEAS)的海洋生物工程学教师Jennifer Lewis 说:“我们注明的那种声波打字与印刷技术,利用了声波产生的力,能遵照需要打字与印刷任意的材质。”
Lewis 助教也是耶路撒冷希伯来大学威斯生物工程商讨所(Wyss Institute forBiologically
Inspired Engineering)的骨干部教育员。

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(二) 飞米材料制备,定向排布以及特色

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钻探职员使用该技术开发了一种选择声波的新印刷平台,未来或然有大规模的运用前景。近期现有的打字与印刷技术,都以流动性高的液体,比如墨水和UV光固化树脂。使用加热沸腾发泡或是压电材质变型挤压,这一技能若是商品化,势必将高大的拉长喷墨打字与印刷的学问范围,过去粘稠度高的材质也将促成快速的打字与印刷。

想成为机械化学生物工程方向的化学家吗,化学家发明新型打字与印刷术。(三) 高分子化学,光引发聚合

图 |
在声波打字与印刷中,声波发生可控的力,当喷嘴处液滴达到有个别尺寸时,能将液滴拽离喷嘴并射向基座,就像是从树上摘下2个个苹果。来源:丹尼尔勒e
Foresti, Jennifer A. Lewis/Harvard University

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(4) 印刷光电器件制备,电路设计及特点

从大自然乃至工产业界,小小的液滴都有无数行使,比如油墨打字与印刷以及药品递送系统中用到的微胶囊。

小编:

(5) 微型总计机电系统,软性机器人,力学仿真

喷墨打字与印刷(Inkjet
printing)**
是一种至极广阔的打字与印刷技术,通过将墨滴喷射到纸张、塑料或其余基座上来重建数字图像。打字与印刷机正是依照这一技艺。**

(6) 仿生结构,医疗器件,生物材质,生物打字与印刷

这一技巧的性状是只适用于那一个粘度仅比水的粘度高约
10倍的液体,但是其实很多研商职员感兴趣的液体在粘度方面恰恰远比这要高。
比如说,在生物医药和生物打字与印刷中首要性的聚合物以及细胞混合液等海洋生物墨水,它们的粘度至少要比水高出
100 倍。其余,一些糖基的古生物聚合物甚至像蜂蜜1样粘稠,粘度高达水的 2.伍万倍之多!

新加坡共和国国立高校于20一七年耗资7000万人民币构建3D打字与印刷主题,专攻军事学斟酌

另一方面,那么些液体的粘度也会趁机温度和成分的变迁而爆发强烈的扭转,故此想要优化打字与印刷参数以决定液滴的尺码就变得更为劳碌。

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着力设备为世界5星级,现已整整投入使用。课题组成员可以无偿使用具有3D打字与印刷设备,包括多台金属,电子,聚合物,生物打印机。课题组成员也将于新加坡共和国国立大学机械,材质,电子,生物工程,及国民代表大会医院实行各项合营

图 |
蜂蜜是一种典型的粘稠液体,比水的粘稠度要高 二.50000倍。声波打字与印刷适用于形成任意液体的液滴,能从充满蜂蜜的墨盒中爆发Infiniti细微的单个蜂蜜液滴。来源:丹尼尔勒e
Foresti, Jennifer A. Lewis/Harvard University

一、任职条件

“大家的目标是付出①套不受液体材质特性限制的打字与印刷系统,特别是要不受液体粘度影响”,故事集的首先作者丹尼尔勒e Foresti 说。丹尼尔勒e Foresti 是不错学会 Branco Weiss会员(Society in Science – Branco韦斯Fellow),也是宾夕法尼亚州立州立大学工程与应用科学学院和威斯生物工程切磋所质地科学与机械工程系的臂膀探讨员。

  1. 学科背景:材质,机械,化学,生物工程等有关领域;

  2. 赤诚守信、热爱科学商量、对工作认真负责、劳累努力,有上佳的团体合营精神;

  3. 全体自然的独门从事科学研商、撰写科学商量杂文的能力;

  4. 有好奇心,关注科学研讨动态

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贰、相关待遇

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在声波打字与印刷中,喷射出的液滴能以自由的排布沉积在基底上。本图是将蜂蜜液滴阵列打字与印刷在玻璃片上。来源:丹尼尔勒e
Foresti, Jennifer A. Lewis/Harvard University

依照新加坡共和国国立大学博士生和博士后聘任规定享受有关待遇或面谈。

分明性,由于动力功效,全体的液滴都会往下滴——不管是顺着水阀急速滴下的水,如故数年才会落下1滴的柏油。唯独,假使打字与印刷时仅有引力的效果,液滴的尺寸就会非常大,并且液滴的滴落速率很难控制。在名牌的柏油滴漏实验中,每10年才会有一滴沥青滴落,地军事学家为此估测沥青的粘度差不离是水的
两千 亿倍。

3、应聘格局

为了提升打字与印刷时形成液滴的力量,商讨人口将眼光转向了声波。声波是一种压力波,研商者平日选拔那种压力波来对抗重力作用,就像声悬浮(acoustic
levitation)中的原理。今后,研商者反过来利用那种声波压力来援救重力功效,从而发明了那种新颖打字与印刷技术:声波打字与印刷(acoustophoretic
printing)。

有意者请将详细简历(包蕴个人基本情形、教育背景和科学探究经历、故事集清单及任何成果),发送至:
nzhou@u.northwestern.edu

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好客欢迎对上述商讨世界感兴趣的能够结业生参与大家的集体!

图 |
声悬浮仪的行事规律。注:声悬浮是高声强条件下的壹种非线性效应,其基本原理是应用声柱波与实体的相互效用爆发竖直方向的悬浮力以制伏物体的分量,同时发出水平方向的定位力将物体固定于声压波节处。来源:百度宏观

为此,商量人口搭建了一个亚波长声波谐振器用来生成1个可观局域化的声场,这几个声地方发生的拉力远超越打印喷嘴顶端法向重力(一G)的
100 倍,甚至达到太阳表面引力的 4 倍之多!

当液滴达到特定的尺码时,那种可控的声压能将液滴从喷嘴中拉出,并将其射向打字与印刷基底。在那一个历程中,声波的振幅越高,液滴的尺寸就越小,而与流体的粘度非亲非故。

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声波打字与印刷用于液态金属的打字与印刷。来源:丹尼尔勒e Foresti, Jennifer A.
Lewis/Harvard University

切磋者使用了气氛超声波(airborne
ultrasounds),这一技术大旨不受材质影响,所以不畏是液态金属也能很简单的打字与印刷出来。

Foresti
称:“那一个技术的主即便产生3个巧妙的声场,能从喷嘴处拽下贰个个细微的液滴,就好像从树上摘苹果一样。

为了验证该技术的习性,研讨人口测试了二种多样的资料,从高粘度的蜂蜜到生物工程常用的干细胞生物墨水、生物聚合物等,其余还有光学树脂、甚至是液态金属等。值得注意的是,声波并不会经过液滴而传出,因而即正是易损的海洋生物载体,如活细胞或维生素大分子等,那种格局也是安全有效的。

“大家的技艺应该会对制药业发生一蹴而就的熏陶,”Lewis说,“可是,大家深信那也会化为其余七个行业的严重性温台。”

“那是合营研讨广度和纵深相结合的3个秀气而有影响力的例子,”美利哥国家科学基金会(NSF)材质斟酌科学与工程中央(M瑞鹰SEC)项目领导
Dan Finotello
说,“笔者开发了1种新颖的声学打字与印刷平台,与其余措施相比较最大的优势是其与素材性质毫无干系,由此有所很好的打印通用性。(它的)应用空间是极端的。”

那项商讨的别的1同我是 Katharina
Kroll、罗Bert Amissah、Francesco Sillani、Kimberly Homan 和 Dimos
Poulikakos。巴黎综合理工科高校技术发展办公室(Office of Technology
Development)以反映该类型有关的知识产权,并且正在商业化该技术。

该研讨由科学学会 Branco Weiss资金以及花旗国国家科学基金会通过帝国理艺术高校质地科学与工程研商中央(M大切诺基SEC)接济。

编辑:Lisa

参考:

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