Учёные из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне (University of Illinois at Urbana-Champaign, UIUC) разработали новую технологию трёхмерной печати, позволяющую создавать тончайшие волокна, сравнимые с теми, что встречаются в природе.

Новый метод, названный «встроенной трёхмерной печатью», использует гидрогель в качестве поддерживающей среды. Это позволяет создавать сложные структуры без необходимости в дополнительных опорах, которые обычно требуются при традиционной 3D-печати на воздухе. Однако главное достижение учёных заключается в преодолении ограничения на минимальный диаметр печатаемых нитей.

Спиральная структура, созданная с помощью встроенной 3D-печати.  Источник: M. Tanver Hossain / The Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign

Ранее при встроенной 3D-печати нити толщиной менее 16 микрон разрушались из-за поверхностного натяжения. Исследователи решили эту проблему, модифицировав состав геля и чернил для печати. «Мы изменили гель и чернила так, чтобы чернила затвердевали сразу после попадания в гель», – объясняет соавтор исследования аспирант Танвер Хоссейн. Благодаря этому удалось достичь разрешения печати в 1,5 микрона, что сопоставимо с толщиной природных волокон, таких как паутина.

Учёные заинтересовались встроенной 3D-печатью из-за её потенциала в воспроизведении свойств слизи миног, которая обладает превосходными механическими характеристиками благодаря наличию пучков нитей микронного масштаба.

Новая технология открывает широкие возможности для создания сложных трёхмерных структур из тонких волокон. «Этот метод позволяет производить множество геометрий волокон, не сталкиваясь с проблемой воздействия силы тяжести на такие тонкие и гибкие нити», – поясняет профессор Самех Тауфик.

Исследователи планируют использовать свою технику для разработки более совершенных материалов. «Этот метод имеет значительный потенциал, поскольку сверхтонкие и длинные волокна могут быть объединены с функциональными материалами для воспроизведения вдохновлённых природой волокнистых структур», – говорит Хоссейн.

Подробнее на iXBT