2004年3月26日
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图片由詹妮弗•刘易斯
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| 直写3 d micro-periodic结构的组装。(一)插图油墨沉积过程的示意图。(b)的三维周期性结构面心正方几何(纤维直径:1微米)。 |
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就像蜘蛛织网,厄巴纳伊利诺斯州大学的研究人员正在创建复杂的三维结构与micron-size特性使用机器人沉积过程被称为直写组装。
詹妮弗·刘易斯和她的研究小组已经开发出新颖的墨水很容易流过micro-capillary喷嘴,然后迅速巩固保持其形状。模式这样的精细结构中可能是有用的应用,如药物传输、微流体、光子学和组织工程。
“这项研究建立在我们以前的工作与colloid-based油墨,和代表一个大步墨水设计和模式分辨率,”刘易斯说,威利•教师学者和教授亚博网站下载材料科学与工程亚博老虎机网登录和化学和生物分子工程在伊利诺斯州。”,因为这个新墨水完全基于聚电解质的混合物,而不是胶体粒子,我们能够产生三维周期性结构的特征尺寸小于100倍。”yabo214
的最小特征尺寸刘易斯团队目前已经证明是500纳米。一个完整的三维结构可以适合人类头发的直径。
“新油墨是低粘度液体由结合电荷相反聚电解质复合物,”刘易斯说。“墨水粘度可以定制各种控制其通过精细沉积不同直径的喷嘴流。”
蜘蛛创建网络通过其分泌浓缩蛋白质溶液喷丝板生产精美的丝绸纤维。“我们灵感从这个自然过程来指导我们的墨水设计,“说研究生Gregory Gratson曾帮助开发油墨。“例如,我们工作在一个类似的浓度范围为蜘蛛织网那样涂料,虽然我们的墨水结构更复杂。”
生产所需的三维结构,挤压油墨存入一个凝固水库含有去离子水和异丙醇,Gratson说。固化的油墨是静电相互作用引起的富水水库或solvent-quality alcohol-rich储层的影响。仔细平衡是必要的,以便挤压油墨丝弹性足够维持其形状而跨越结构,但足够灵活,能够坚持其他的细丝。
从注射器由计算机控制的三轴micropositioner,聚电解质墨水退出喷嘴连续长丝,存入水库在衬底表面,产生一个二维模式。第一层是生成后,喷嘴是提出,另一层是沉积。重复这个过程,直到所需的三维结构。
精确的部分可以作为bio-scaffolds, micro-fluidic网络,传感器阵列或模板光子材料。亚博网站下载
研究生明捷徐也是该论文的作者之一。美国能源部带来过度和美国陆军研究办公室负载计划资助的这项工作。