کاربرد امواج فرا صوتی برای ایجاد اشیاء پیچیده

به گزارش روابط عمومی صحا، اکثر روش‌های چاپ سه بعدی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرند، برای دستیابی به دستکاری دقیق پلیمرها، به واکنش‌های فعال‌شده با عکس (نور) یا حرارت (گرما) متکی هستند. توسعه یک فناوری پلت فرم جدید به نام چاپ صدای مستقیم (DSP) که از امواج صوتی برای تولید اشیاء جدید استفاده می کند، ممکن است گزینه سومی را ارائه دهد.

این فرآیند نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از امواج فراصوت متمرکز برای ایجاد واکنش‌های سونوشیمیایی در مناطق کوچک حفره‌ای - اساساً حباب‌های ریز - استفاده کرد. دما و فشار شدید با طول تریلیونم ثانیه می تواند هندسه های پیچیده از پیش طراحی شده ای ایجاد کند که با تکنیک های موجود ساخته نمی شوند.

فرکانس‌های اولتراسونیک در حال حاضر در روش‌های مخربی مانند فرسایش لیزری بافت‌ها و تومورها استفاده می‌شوند. ما می‌خواستیم از آنها برای ایجاد چیزی استفاده کنیم. او نویسنده مسئول مقاله است.

محسن حبیبی، همکار تحقیقاتی آزمایشگاه ریز سیستم‌های اپتیکال زیستی کانکوردیا، نویسنده اصلی مقاله است. شروین فروغی، همکار آزمایشگاهی و دانشجوی دکتری او و وحید کرم زاده، دانشجوی سابق کارشناسی ارشد، از نویسندگان همکار هستند.

واکنش های فوق دقیق

همانطور که محققان توضیح می دهند، DSP متکی بر واکنش های شیمیایی است که توسط نوسان فشار در داخل حباب های کوچک معلق در محلول پلیمری مایع ایجاد می شود.

حبیبی می‌گوید: ما دریافتیم که اگر از نوع خاصی از سونوگرافی با فرکانس و قدرت معین استفاده کنیم، می‌توانیم مناطق واکنش‌پذیر شیمیایی بسیار محلی و بسیار متمرکز ایجاد کنیم. اساساً، حباب ها می توانند به عنوان راکتورهایی برای هدایت واکنش های شیمیایی برای تبدیل رزین مایع به جامد یا نیمه جامد استفاده شوند.

واکنش‌های ناشی از نوسانات موج اولتراسوند در داخل حباب‌های کوچک، شدید هستند، اگرچه تنها پیکو ثانیه طول می‌کشند. دمای داخل حفره تا حدود 15000 کلوین و فشار از 1000 بار بیشتر می شود (فشار سطح زمین در سطح دریا حدود یک بار است). زمان واکنش آنقدر کوتاه است که مواد اطراف تحت تأثیر قرار نگرفته است.

محققان بر روی پلیمر مورد استفاده در تولید مواد افزودنی به نام پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) آزمایش کردند. آنها از یک مبدل برای تولید میدان اولتراسونیک استفاده کردند که از پوسته مواد ساختمانی عبور می کند و رزین مایع مورد نظر را جامد می کند و آن را روی یک پلت فرم یا جسمی که قبلاً جامد شده است، می گذارد. مبدل در یک مسیر از پیش تعیین شده حرکت می کند و در نهایت پیکسل به پیکسل محصول مورد نظر را ایجاد می کند. پارامترهای ریزساختار را می توان با تنظیم مدت زمان فرکانس موج اولتراسوند و ویسکوزیته ماده مورد استفاده دستکاری کرد.

نویسندگان بر این باورند که تطبیق پذیری DSP برای صنایعی که به تجهیزات بسیار خاص و ظریف متکی هستند، سودمند خواهد بود. به عنوان مثال، پلیمر PDMS به طور گسترده در صنعت میکروسیال استفاده می‌شود، جایی که تولیدکنندگان به محیط‌های کنترل‌شده (اتاق‌های تمیز) و تکنیک‌های لیتوگرافی پیچیده برای ایجاد دستگاه‌های پزشکی و حسگرهای زیستی نیاز دارند.

مهندسی و تعمیر هوافضا نیز می تواند از DSP بهره مند شود، زیرا امواج فراصوت مانند پوسته های فلزی به سطوح مات نفوذ می کنند. این می تواند به خدمه تعمیر و نگهداری اجازه دهد تا قطعات واقع در اعماق بدنه هواپیما را که برای تکنیک های چاپ وابسته به واکنش های فعال کننده نوری غیرقابل دسترس هستند، سرویس کنند. DSP حتی می تواند کاربردهای پزشکی برای چاپ از راه دور در بدن برای انسان و سایر حیوانات داشته باشد.

محققان می‌گویند: ما ثابت کردیم که می‌توانیم چندین ماده از جمله پلیمرها و سرامیک‌ها را چاپ کنیم. ما در مرحله بعدی کامپوزیت های پلیمری-فلز را امتحان خواهیم کرد و در نهایت می خواهیم با استفاده از این روش به چاپ فلز برسیم.

انتهای پیام/