Çoğu insan 3D baskıyı düşündüğünde, kaynaşmış biriktirme modellemesi (FDM) olarak bilinen yaygın olarak kullanılan bir tekniği hayal eder. Bu yöntem, erimiş bir polimerin bir nozülden dışarı çekilmesini ve polimer katı bir duruma soğudukça nesnelerin art arda biriken katmanlar halinde oluşturulmasını içerir.
Doğrudan mürekkeple yazma (DIW) adı verilen bir başka teknik de bir nozülden malzeme çekmeyi içerir. Ancak bu durumda, bu malzeme kimyasal olarak katıya dönüşen jelatinimsi bir polimer "mürekkeptir". FDM ile karşılaştırıldığında, DIW daha uygun maliyetli ve enerji tasarruflu olma eğilimindedir, ayrıca nesnelerin daha geniş bir polimer yelpazesinden oluşturulmasına olanak tanır.
Bununla birlikte, tekniğin bir dezavantajı, sıvıdan katıya geçişi başlatmak ve ardından hızlandırmak için genellikle toksik kimyasal katalizörlerin ve çapraz bağlayıcıların gerekli olması gerçeğinde yatmaktadır. Bu kimyasallar sadece insanlar ve çevre için potansiyel olarak zararlı olmakla kalmıyor, aynı zamanda üretim sürecinin süresini ve karmaşıklığını artıran baskı sonrası bir adımda ekleniyor.
İşte bu noktada yeni mürekkep devreye giriyor.
Dr. Jinhye Bae ve California San Diego Üniversitesi'ndeki meslektaşları tarafından geliştirilen yeni mürekkep, poli(N-izopropilakrilamid) ya da kısaca PNIPAM adı verilen sıvı bir polimer çözeltisi içeriyor. Karbon nanotüpler veya grafen pulları gibi fonksiyonel malzemeler sıvıya karıştırılabilir.
PNIPAM başlangıçta oldukça akıcı olduğundan, çok az bir kuvvetle bir iğneden kolayca ekstrüde edilebilir. Mürekkep bir kalsiyum klorür tuzlu su çözeltisine ekstrüde edildiğinde, tuz iyonları su moleküllerini hemen mürekkebin dışına çeker — bu "tuzlanma" olarak bilinen bir olgudur. Mürekkepte kalan hidrofobik (su itici) polimer zincirleri daha sonra bir araya gelerek mürekkebin anında katı hale gelmesine neden olur. Eklenen herhangi bir işlevsel malzeme de orada kilitlenir.
Geleneksel DIW baskının aksine, PNIPAM yöntemi baskı sonrası herhangi bir kimyasalın kullanılmasını gerektirmiyor ve oda sıcaklığında gerçekleştirilebiliyor. Ek bir bonus olarak, basılan katı nesneler daha sonra istenirse tekrar kullanılabilir sıvı PNIPAM'a dönüştürülebilir.
Bu teknoloji halihazırda bir ampule güç sağlamak için kullanılan bir devre kartını basmak için kullanıldı.
Kore'deki Hanyang Üniversitesi'nden bilim insanlarının da katıldığı araştırmayla ilgili bir makale kısa süre önce Nature Communications dergisinde yayımlandı. Aşağıdaki videoda mürekkebin anında katı bobinlere dönüştüğünü görebilirsiniz.
Kaynak: UC San Diego