Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab han desarrollado una forma de imprimir estructuras tridimensionales compuestas completamente de líquidos. Utilizando una impresora tridimensional modificada, inyectaron hilos de agua en aceite de silicona - esculpiendotubos hechos de un líquido dentro de otro líquido.
Imaginan que su material totalmente líquido podría usarse para construir dispositivos electrónicos líquidos que alimentan dispositivos flexibles y elásticos. Los científicos también prevén ajustar químicamente los tubos y las moléculas que fluyen a través de ellos, lo que conduce a nuevas formas de separar moléculas o entregar bloques de construcción a nanoescala con precisióna compuestos en construcción.
Los investigadores han impreso hilos de agua entre 10 micras y 1 milímetro de diámetro, y en una variedad de formas en espiral y ramificadas de hasta varios metros de longitud. Además, el material puede ajustarse a su entorno y cambiar de forma repetidamente.
"Es una nueva clase de material que puede reconfigurarse a sí misma, y tiene el potencial de personalizarse en recipientes de reacción líquida para muchos usos, desde la síntesis química hasta el transporte de iones y la catálisis", dijo Tom Russell, científico visitante de la facultad de Berkeley.División de Ciencias de Materiales del Laboratorio. Desarrolló el material con Joe Forth, un investigador postdoctoral en la División de Ciencias de Materiales, así como con otros científicos del Laboratorio Berkeley y varias otras instituciones. Reportan su investigación el 24 de marzo en la revista Materiales avanzados .
El material debe sus orígenes a dos avances: aprender a crear tubos de líquido dentro de otro líquido y luego automatizar el proceso.
Para el primer paso, los científicos desarrollaron una forma de enfundar los tubos de agua en un surfactante especial derivado de nanopartículas que bloquea el agua en su lugar. El surfactante, esencialmente jabón, evita que los tubos se rompan en gotitas. Su surfactante es asíbuenos en su trabajo, los científicos lo llaman un supersoap de nanopartículas.
El supersoap se logró al dispersar nanopartículas de oro en agua y ligandos de polímeros en aceite. Las nanopartículas de oro y ligandos de polímeros quieren unirse entre sí, pero también quieren permanecer en sus respectivos medios de agua y aceite. Los ligandos se desarrollaron conayuda de Brett Helms en Molecular Foundry, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE ubicada en Berkeley Lab.
En la práctica, poco después de que el agua se inyecta en el aceite, docenas de ligandos en el aceite se unen a nanopartículas individuales en el agua, formando un supersoap de nanopartículas. Estas supersoaps se atascan y vitrifican, como el vidrio, lo que estabiliza la interfaz entre el aceitey agua y bloquea las estructuras líquidas en su posición.
"Esta estabilidad significa que podemos estirar el agua en un tubo, y sigue siendo un tubo. O podemos moldear el agua en un elipsoide, y sigue siendo un elipsoide", dijo Russell. "Hemos utilizado estos supersoaps de nanopartículas para imprimir tubosde agua que dura varios meses "
Luego vino la automatización. Forth modificó una impresora 3D estándar quitando los componentes diseñados para imprimir plástico y reemplazándolos con una bomba de jeringa y una aguja que extruye líquido. Luego programó la impresora para insertar la aguja en elsustrato de aceite e inyectar agua en un patrón predeterminado.
"Podemos exprimir el líquido de una aguja y colocar hilos de agua donde queramos en tres dimensiones", dijo Forth. "También podemos hacer ping al material con una fuerza externa, que rompe momentáneamente la estabilidad del supersoap y cambia la forma delos hilos de agua. Las estructuras son infinitamente reconfigurables "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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