Иллинойский университет открыл новый метод 3D-печати волокон

Группа исследователей из Иллинойского университета в США разработала инновационный метод 3D-печати, позволяющий формировать ультратонкие волокна, аналогичные природным, таким как паутина или защитная слизь, производимая некоторыми животными. Данная работа, размещенная на платформе Nature Communications, открывает новые перспективы в области производства микроструктур с уникальными характеристиками.

В отличие от классической 3D-печати, где материалы наносятся по слоям в воздушной среде, новая методология использует технику 3D-печати, выполняемую внутри геля. Такая технология помогает избежать деформации тонких структур под действием сил гравитации и натяжения поверхности, поскольку гелевый материал обеспечивает необходимую стабилизацию формы.

Ранее в подобных системах возникали проблемы, когда диаметр волокна становился меньше 16 микрон, что приводило к его быстрому разрушению. Однако, чтобы справиться с этой задачей, ученые предложили методику обмена растворителей.

«Мы усовершенствовали гелевую среду и печатные чернила таким образом, чтобы процесс затвердевания начинался практически сразу после нанесения в гелевой среде. Это предотвращает разрушение, так как нити моментально затвердевают», — поясняет один из исследователей, М. Танвер Хоссейн.

Благодаря предлагаемой методике команда добилась рекордного разрешения в 1,5 микрона. Для сравнения: диаметр человеческого волоса варьируется от 50 до 100 микрон, в то время как красные кровяные клетки достигают приблизительно 7–8 микрон в диаметре, что намного больше, чем напечатанные волокна.

Эти технологии обладают огромным потенциалом применения в различных областях. Волокна, созданные таким путем, могут послужить основой для разработки биоразлагаемых материалов, сенсоров и даже элементов микроэлектроники.

«Добившись столь высокого разрешения в 3D-печати, мы заложили основу для подражания микроструктурам и волокнам, существующим в природе», — утверждает ведущий автор исследования, Вонсик Эом.

Метод особенно перспективен для создания материалов с уникальными механическими свойствами, например, таких, как слизь миксин, характеризующаяся высокой прочностью благодаря пучкам миниатюрных нитей.