Nauka dla Społeczeństwa

12.04.2024
PL EN
17.03.2024 aktualizacja 17.03.2024

Pora na pory drukowane 3D. Krople drążą hydrożel

Technologia mikrofluidyczna w połączeniu z drukiem 3D to potężne narzędzie pozwalające na precyzyjne kontrolowanie porowatości i składu w miękkich materiałach, jak hydrożele. Fot. Grzegorz Krzyżewski. Technologia mikrofluidyczna w połączeniu z drukiem 3D to potężne narzędzie pozwalające na precyzyjne kontrolowanie porowatości i składu w miękkich materiałach, jak hydrożele. Fot. Grzegorz Krzyżewski.

Da się wytwarzać materiały o ściśle określonej porowatości nawet zróżnicowanej przestrzenie - pokazali naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk. W ich pomyśle pory tworzone są za pomocą kropelek o zadanych rozmiarach w połączeniu z modyfikacją składu chemicznego matrycy drukowanej 3D.

Materiały porowate są niezbędne w wielu procesach chemicznych, takich jak gromadzenie energii słonecznej, adsorpcja, kataliza, transfer energii, a nawet nowe technologie do zastosowania w materiałów elektronicznych. W różnych zastosowaniach przydają się materiały o różnych wielkościach i kształtach porów. Stąd podejmuje się wiele wysiłków, aby precyzyjnie kontrolować porowatość materiałów podczas ich syntezy - czytamy w przesłanym PAP komunikacie IChF PAN.

Pory o określonej wielkości można uzyskać wieloma technikami. W zależności od zastosowanych materiałów może być to spienianie, wytłaczanie, odlewanie, granulacja, elektroprzędzenie, suszenie rozpyłowe, emulgowanie, itd.

Jeśli chce się jednak tworzyć pory o określonej strukturze (wgłębienia, kanały lub szczeliny), kształcie (cylindryczne, kuliste, butelkowate, lejkowate) czy też o określonej wielkości i określonym rozkładzie w materiale, trzeba się nieźle nakombinować.

Dzięki nowatorskiemu modułowi mikroprzepływowemu zaproponowanemu przez naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) możliwe zaś staje się wytwarzanie materiałów o kontrolowanej wielkości porów i ich kontrolowanym rozkładzie w całej objętości wytwarzanego materiału.

Naukowcy połączyli urządzenie mikroprzepływowe z technologią druku 3D, gdzie poprzez generowanie i wytłaczanie emulsji typu olej w wodzie w kąpieli z żelem agarozowym, a następnie polimeryzację, możliwe było kontrolowanie unikalnej struktury w drukowanym, trójwymiarowym hydrożelu.

Wszystko zaczęło się od zastosowania technologii mikroprzepływowych, które pozwalają modulować przepływ niemieszających się płynów w mikrokanałach do generowania kropel o stałej objętości od femtolitrów do nanolitrów.

W ostatnim artykule opublikowanym w czasopiśmie Lab on the Chip, naukowcy z IChF PAN zaproponowali nową technologię do dynamicznej kontroli średnicy kropli bez zmiany szybkości wytłaczania zemulgowanych faz.

Naukowcy połączyli istniejącą technologię (etapowa emulsyfikacja) z elastyczną membraną, która pozwala na zmianę geometrii dyszy dostosowując ciśnienie na membranie. Dzięki temu możliwe stało się wytwarzanie stopniowanych materiałów o różnej porowatości i składzie oraz o wielu funkcjonalnościach.

Druk 3D może być wykonywany przy użyciu wielu dysz jednocześnie, dzięki czemu proponowana konfiguracja jest wszechstronnym narzędziem do produkcji różnych materiałów porowatych.

"Konstrukcja zaproponowanego układu pozwoliła nam dodatkowo osiągnąć wielomateriałowe osadzanie 3D poprzez szybkie przełączanie między różnymi fazami ciągłymi. Co więcej, zademonstrowaliśmy potencjał skalowalności naszego rozwiązania typu tuna-step, wytwarzając krople za pomocą urządzenia z 14 dyszami, zwiększając przepustowość systemu o współczynnik ok.14, co jest aspektem szczególnie ważnym dla produkcji makroskopowego hydrożelu o kontrolowanej porowatości w całej objętości" - zauważa cytowany w komunikacie IChF PAN dr Marco Costantini.

“Zaproponowane rozwiązanie zbliża nas do prostej produkcji porowatych układów o kontrolowanej strukturze, jak choćby implanty kostne lub chrzęstne o stopniowej porowatości, ale lista materiałów, które mogą być wytwarzane przy użyciu opisanej technologii, jest z pewnością znacznie dłuższa” - komentują przedstawiciele IChF PAN w swoim komunikacie.

Cała informacja prasowa dostępna jest na stronie instytutu. (PAP)

Nauka w Polsce

lt/ bar/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2024