Nejtenčí 3D tištěná vlákna inspirovala příroda
Týmu mezinárodních výzkumníků se podařilo překonat dlouhotrvající limit možností 3D tisku – tisk měkkých a velmi tenkých materiálů a vyrobit extrémně jemná vlákna o tloušťce pouhých 1,5 mikronu, tzn. až 100krát tenčí než papír, který má tloušťku mezi 50 a 200 mikrony.
K vytvoření unikátních mikrovláken o mikronové tloušťce použil tým novou techniku 3D tisku inspirovanou biologickými vzory – konkrétně pavoučím hedvábím a sliznatkou, bezobratlým mořským tvorem podobným úhoři, který uvolňuje slizovitá mikrovlákna k obraně i k lovu kořisti.
„V přírodě existuje mnoho příkladů vláknitých struktur, které dosahují průměru pouhých několika mikronů,“ uvedl Mohammad Tanver Hossain, inženýr z University of Illinois Urbana-Champaign. Informaci o nové technice, označované jako vložený tisk, podrobně popsali ve studii zveřejněné v časopise Nature Communications. Je založena na ukládání materiálu do gelové formy.
Na rozdíl od tradičního 3D tisku, který vytváří vrstvu po vrstvě od základu, vložený tisk podporuje tvar materiálu a umožňuje docílit složitější struktury. I při zabudovaném 3D tisku se však vlasové struktury tenčí než 16 mikronů obvykle rozbijí, než stihnou ztvrdnout, což je proces zvaný vytvrzování. Vědci proto upravili gel i tiskový inkoust tak, aby inkoust vytvrdl, jakmile se usadí v gelu. „To zabraňuje prasknutí vlákna, protože je vytvrzené a pevné téměř okamžitě,“ řekl Tanver Hossain.
Jak upřesňuje jeho kolega Sameh Tawfick ze stejné university, význam této metody tkví v možnosti vytvořit mnoho geometrií vláken, aniž by bylo nutné se vypořádat s gravitační silou působící na tak jemné a pružné struktury. To umožňuje vyrábět pomocí ultrapřesné 3D tiskárny složitá prostorová vlákna s velmi jemnými průměry.
„Dosažení tak vysokého rozlišení tisku znamená, že nyní máme technologický základ pro napodobení mikrovláken a struktur podobných tenkým vláknům, které se nacházejí v přírodě a které vykazují pozoruhodné funkce. Přijali jsme vestavěný 3D tisk jako metodu k napodobení těchto vláken a prostřednictvím našeho výzkumu zjistili, že vývoj technologie integrovaného 3D tisku s vysokým rozlišením nám umožňuje replikovat mnohem širší škálu přírodních struktur, než jsme původně očekávali,“ řekl Wonsik Eom, inženýr z Dankook University, který se rovněž podílel na studii.
Jan Přikryl
Foto: M. Tanver Hossain
2
