目前使用的大多数3D打印方法都依赖于照片（光）或热活化反应来实现聚合物的精确操作。一种称为直接声音打印（direct sound printing，以下简称DSP）的新平台技术的开发，使用声波来产生新物体，可能提供第三种选择。
目前使用的大多数3D打印方法都依赖于照片（光）或热活化反应来实现聚合物的精确操作。一种称为直接声音打印（direct sound printing，以下简称DSP）的新平台技术的开发，使用声波来产生新物体，可能提供第三种选择。
这一过程在《自然通讯》杂志上发表的一篇论文中有所描述。它展示了聚焦超声波如何用于在微小的空化区域（本质上是微小的气泡）中产生声化学反应。持续数万亿分之一秒的极端温度和压力可以产生预先设计的复杂几何形状，而这些几何形状是现有技术无法制造的。
“超声波频率已经用于破坏性程序，如激光消融组织和肿瘤。我们想用它们来创造一些东西。”Gina Cody工程与计算机科学学院机械，工业和航空航天工程系教授兼Concordia研究主席Muthukumaran Packirisamy说，他是该论文的通讯作者。
Concordia光学生物微系统实验室的研究助理Mohsen Habibi是该论文的主要作者。他的实验室同事和博士生Shervin Foroughi和前硕士生Vahid Karamzadeh是合著者。
图片最初出现在Nature Communications上
超精确反应
正如研究人员所解释的那样，DSP依赖于悬浮在液体聚合物溶液中的微小气泡内的压力波动产生的化学反应。
“我们发现，如果我们使用具有一定频率和功率的某种类型的超声波，我们可以创建非常局部，非常集中的化学反应区域，”Habibi说。“基本上，气泡可以用作反应器来驱动化学反应，将液态树脂转化为固体或半固体。
由微型气泡内的超声波波定向振荡引起的反应很强烈，尽管它们只持续皮秒。空腔内的温度高达15000K左右，压力超过1000bar（海平面的地球表面压力约为1bar）。反应时间如此之短，周围物料不受影响。
研究人员在增材制造中使用的聚合物上进行了实验，称为聚二甲基硅氧烷（PDMS）。他们使用换能器产生超声波场，该场穿过构建材料的外壳并固化目标液态树脂并将其沉积到平台或其他先前固化的物体上。换能器沿预定路径移动，最终逐个像素地创建所需的产品。微观结构的参数可以通过调整超声波频率的持续时间和所用材料的粘度来操纵。
多功能且特定
作者认为，DSP的多功能性将使依赖高度特定和精密设备的行业受益。例如，聚合物PDMS广泛用于微流体行业，制造商需要受控环境（洁净室）和复杂的光刻技术来制造医疗设备和生物传感器。
航空航天工程和维修也可以从DSP中受益，因为超声波穿透金属外壳等不透明表面。这可以允许维护人员维修位于飞机机身深处的部件，这些部件对于依赖于光活化反应的打印技术来说是无法进入的。DSP甚至可以为人类和其他动物的远程体内打印提供医疗应用。
“我们证明了我们可以打印多种材料，包括聚合物和陶瓷，”Packirisamy说，“我们接下来将尝试聚合物——金属复合材料，最终我们希望使用这种方法打印金属。”
该研究获得了ALIGO INNOVATION，Concordia和魁北克自然与技术研究基金会（FRQNT）的资助。
信息源于：concordia
关于我们
21dB声学人是中国科学院声学研究所苏州电声产业化基地旗下科技媒体，专注于声学新技术、
音频测试与分析、声学市场调研、声学学习社群建设等。
