پرشان شاکری فر
دانشگاه هاروارد اعلام کرده محققانش توانسته‌اند با کمک صدا، راهی جدید برای چاپ اشیا ابداع کنند. بنا به بیانیه این دانشگاه “این روش که به آن چاپ آکوستوفورتیک گفته می‌شود، می‌تواند امکان تولید انواع مختلفی از زیست‌دارو‌ها، لوازم آرایشی و محصولات غذایی را فراهم کند و مرز قابلیت‌های مواد نوری و مواد رسانا را گسترش دهد”.
به لطف فرآیند چاپ جوهر افشان، انجام فرآیند چاپ از طریق یک مایع، مثلا جوهر، به امری عادی تبدیل شده است. اما اگر می‌خواستیم سلول‌های زنده یا سایر مواد زیستی را چاپ کنیم چه؟ اگر می‌خواستیم فلزات مایع را چاپ کنیم چطور؟ در پرینتر‌های جوهرافشان، با غلیظ‌تر شدن ماده، توانایی پرینتر برای بیرون کشیدن آن از دهانه قطع می‌شود. اما حالا و با وجود این که این فرآیند هنوز هم در مراحل اولیه فاز آزمایشی به سر می‌برد، گروه دانشمندان دانشگاه هاروارد اعلام کرده‌اند که توانسته‌اند در ایجاد میدان‌های صوتی که می‌توانند مواد ویسکوز، مانند فلزات مایع، عسل و حتی سلول‌های زنده را از دهانه یک پرینتر به بیرون بکشند، پیشرفت چشمگیری به دست بیاورند.
همه چیز با جاذبه شروع می‌شود. این جاذبه است که باعث می‌شود تا مایعات چکه کنند. سرعت چکه کردن به ویسکوزیته مایع که نشان دهنده غلظت و مقاومت آن در برابر تنش‌های برشی و کششی است، بستگی دارد. برای مثال، آب ویسکوزیته بسیار کمتری نسبت به شربت ذرت دارد. شربت ذرت نیز خود ویسکوزیته بسیار کمتری نسبت به عسل دارد. هر چقدر یک مایع ویسکوزیته بیشتری داشته باشد، مدت زمان بیشتری طول خواهد کشید تا جاذبه بتواند یک قطره از آن ایجاد کند. سیستم‌های چاپ، مانند چاپ جوهر افشان، اغلب از روش قطره‌ای برای انتقال یک مایع به ماده واسطه، مثل کاغذ استفاده می‌کنند. اما هر چقدر ماده ویسکوزیته بیشتری داشته باشد، استفاده از آن برای فرآیند چاپ سخت‌تر می‌شود.
دنیل فورستی، یکی از محققان علم مواد و مهندسی مکانیک در دانشگاه هاروارد در این باره می‌گوید:”هدف ما این بود که با توسعه یک سیستم چاپ که مستقل از خواص سیال است، ویسکوزیته را از معادله خارج کنیم”.
اینجاست که جاذبه وارد مسئله می‌شود. فورستی و همکارانش شروع به آزمایش بر روی فشار وارده توسط امواج صوتی بر روی سیالات کردند تا از این طریق بتوانند به جاذبه کمک کنند. آن‌ها یک تشدیدگر آکوستیک کوچک‌تر از طول موج ساختند که به گونه‌ای طراحی شده بود تا میدان‌های صوتی بسیار دقیقی را ایجاد کند که در حقیقت، میزان جاذبه نسبی در دهانه پرینتر را افزایش می‌دهند. بنا به بیانیه منتشر شده، محققان توانسته‌اند با این روش، در دهانه پرینتر نیروی کششی ۱۰۰ برابر بیشتر از نیروی کشش معمول جاذبه ایجاد کنند که این مقدار، چهار برابر میزان جاذبه خورشید است. اندازه قطره توسط دامنه موج صوتی تعیین می‌شود: هر چقدر دامنه بزرگ‌تر باشد، قطره ایجاد شده کوچک‌تر خواهد بود.
فورستی می‌گوید:”ایده اصلی حل مسئله این است که بتوانیم میدان صوتی تولید کنیم که بتواند درست شبیه به فرآیند چیدن سیب از روی درخت، قطره‌های کوچک را از دهانه پرینتر جدا کند.”
برای آزمایش این روش چاپ جدید، از مواد مختلفی شامل عسل، جوهر‌های زیستی ساخته شده از سلول‌های بنیادی، زیست پلیمر‌ها، رزین‌های نوری و فلزات مایع استفاده شده است. به دلیل این که امواج صوتی از داخل مواد عبور نمی‌کنند، استفاده از صدا برای ایجاد قطره به خود ماده هیچ آسیبی نمی‌رساند که نکته‌ای مهم برای چاپ با کمک سلول‌های زنده است.
دکتر جنیفر لوییس، استاد علوم مهندسی زیست محور در دانشگاه هاروارد می‌گوید:”تکنولوژی ما احتمالا تاثیری فوری بر روی صنعت داروسازی خواهد گذاشت. با این حال اعتقاد داریم این تکنولوژی به سکوی پرتابی مهم برای چند صنعت مختلف تبدیل خواهد شد.”
منبع:How Stuff Works
