研究人员纳米科学与工程中心(用香熏)印度科学研究所班加罗尔开发了一种液滴撞击3D打印技术，该技术使用超疏水筛，而不是喷嘴来分配液滴。
大多数微液滴印刷技术使用基于喷嘴的分配技术，其中喷嘴集中施加的力并确定液滴大小。然而，当采用这些技术时，喷嘴可能会堵塞，“卫星液滴”是液滴形成过程中不需要的产物。
据研究人员称，他们的方法缓解了这些问题，因此，由于其简单、易于操作和经济，比现有的液滴打印技术更容易获得。
的超疏水筛
研究人员提出的这项技术是基于液滴与超疏水筛接触时产生的影响。超疏水指的是极其难以湿润的表面，也被称为“莲花效应”，指的是莲花植物的超疏水叶子。
一旦从一个高度释放出来，液滴与筛子接触时产生的冲击会产生类似波纹的毛细波，它会导致液滴和筛子之间形成一个空腔。在液滴的反冲阶段，空腔塌陷，形成单个微液滴。这一过程被研究人员称为“反冲弹射”。微液滴的大小可以通过改变筛表面的形貌来控制，从而改变空腔的坍塌动力学。
在测试阶段，使用具有不同孔隙开口的超疏水筛来探索可能产生的最小和最大喷射液滴。液滴撞击的结果取决于撞击液滴的动压力与筛孔的突破压力之间的平衡。简单地说，成功取决于液滴的下落力和穿透筛子所需的力之间取得正确的平衡。
与传统喷墨打印相比，这种按需滴技术能够打印高质量的液滴，打印大颗粒的能力，并允许广泛的打印液滴体积。尽管研究人员指出，这种方法的打印分辨率和准确性不如电流体动力(EHD)打印等其他技术，但它的设置简单，操作成本低。
该技术的另一个好处是，对于不同大小的微滴，可以方便和即时地重新配置;筛子可以简单地换成另一个有所需孔的筛子，打印过程可以继续进行。
印刷颗粒大，质量高
大颗粒的打印需要应用于细胞悬浮液、功能化微珠和牙科修复的3D微粒结构。
在传统的基于喷嘴的喷墨打印机中，喷嘴直径限制了可打印的颗粒大小。打印大颗粒时，可能会发生喷嘴堵塞，如果无法固定，更换喷嘴的成本可能会很高。根据研究人员的说法，喷嘴直径应该是颗粒大小的100倍，以避免堵塞。然而，他们观察到，通过用超疏水筛取代喷嘴，这一比率降低到仅为4，从而显著改善了滴印大颗粒的性能。
印刷高质量负载的油墨是有益的，因为它减少了实现更高厚度所需的重印次数，然而，随着油墨粘度的增加，悬浮体的喷射变得更加困难。使用超疏水筛，研究人员能够实现16.9 μ m厚度液滴的最大质量负荷71%，相比之下，使用喷嘴时，质量负荷约为45%。
生物打印
在室温下打印微阵列(如细菌、DNA和细胞)用于基因表达分析、单细胞打印、基础生物细胞研究和生物聚合物打印的能力是生物科学中一个非常有趣的领域。这项由研究人员提出的技术被用于打印小体积的生物样本和分子。
红细胞悬液在玻片上进行单滴打印。分析表明，随着浓度的增加，每个液滴的细胞数量也增加，而液滴内的细胞仍然是孤立的。这给了研究人员非常小的样本量，可以相互分离，并减少了移液和放置样品所需的时间。该研究扩展到在单个液滴中打印单个细胞，表明该方法在各种应用中无阻塞打印大细胞的潜力。
为了实现在3D打印应用中打印粘性生物墨水的可能性，使用聚丙烯酸作为模型打印液。固化后，形成微米级的聚合物微孔。
电子应用的印刷
研究人员的滴按需打印技术也可以应用于柔性电子应用的导电材料的打印。导电线是使用银墨水的溶液印刷的，最初优化了单层印刷的良好导电性，聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)，在玻璃基板上创建一个二极管。
研究人员还在柔性胶带上打印了LED的连接，在柔性基片上打印了字母，并使用具有不同孔隙开口的筛子3D打印了锆二极管支柱。印刷过程也可以通过多个滴冲击单一筛网，优点是易于处理和低成本的大面积印刷的电子应用。
使用超疏水筛滴按需印刷的好处
总而言之，该研究提出了一种设计相对简单、安装成本较低的按需3D打印技术。如前所述，使用超疏水筛代替复杂的喷嘴，进一步降低了该方法的操作成本，同时消除了堵塞和生产不必要的卫星滴液的风险。此外，该方法不需要任何电、磁或波浪力，除了一个泵将喷出墨水。
该技术的多功能性也使其适用于多个不同应用中的各种打印解决方案，如基于陶瓷的3D打印用于牙科修复和建筑建模，分配生物样品，3D器官打印，以及用于电子应用的打印。
有关这项研究的更多信息可在文章“下降影响印刷发表在《自然》杂志上。该研究由C. Modak, A. Kumar, A. Tripathy和P. Sen共同撰写。
3D打印的进步
仅在过去的一年里，按需滴加式制造领域就出现了几项创新，特别是在合成组织和软机器人的3D打印领域。雷电竞充值
6月，来自牛津大学改进一个单液滴分辨率三维生物打印工艺使他们能够更精确地创建合成组织。这项技术可以实现复杂合成组织的3D打印，如粘附性巨大的单层囊泡或蛋白质室。与此同时，来自美国的研究人员加州大学戴维斯分校发表了一篇论文，详细介绍了一种新技术，该技术涉及使用基于液滴的，多阶段的微流控系统高效3D打印微调的柔性材料。该技术的潜在应用包括软机器人、组织工程和可穿戴技术。
在其他地方，来自蒙特利尔大学提出了一种新的细胞生物打印方法激光诱导侧转移该技术利用低能量纳秒激光和微流体动力学定律将活细胞喷射到彼此身上。该科学家团队使用LIST方法部分打印了人类脐带静脉，并相信他们的工作在未来可以用于3D药物筛选模型和人工组织。
最近，来自中国科学院和麻省理工学院成功开发了一种3D打印方法来产生可控的3D结构从一个树脂滴. 为了说明该方法的可控性，研究人员使用紫外线投影仪、紫外线透明固化界面和安装在移动平台上的铝支撑板，从一滴树脂中打印出臼齿、门牙和犬齿。
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特色图片展示了滴击打印技术的原理和解释。图片通过“Drop on Demand”。
