p Pesquisadores do Centro de Nanociência e Engenharia (CeNSE), IISc, desenvolveram um baixo custo, técnica de impressão sob demanda, capaz de gerar uma ampla variedade de tamanhos de gotas usando uma variedade de tintas. Além da impressão tradicional, também pode ser potencialmente útil para impressão 3D de células vivas, materiais cerâmicos, circuitos eletrônicos e componentes de máquinas. p As impressoras usadas atualmente - de impressoras a jato de tinta a bioimpressoras que dispensam células vivas - têm um bico com uma pequena abertura para ejetar as gotas. Contudo, partículas na tinta ou uma suspensão de célula podem obstruir a abertura, o que limita a quantidade de partículas ou células que podem ser carregadas inicialmente. Consequentemente, a espessura da camada que pode ser impressa também é limitada.

p A nova técnica substitui o bico por uma malha coberta com nanofios quimicamente tratados que repelem a água. Quando uma gota grande atinge esta malha, ele salta de volta. Contudo, uma pequena parte do líquido é ejetada através do poro da malha como um jato que se quebra para criar uma gota em microescala, que é então impresso em uma superfície.

p Por causa do curto tempo de contato da gota impactante com a malha (cerca de 10 ms), as partículas na tinta não têm chance de obstruir os poros da malha, dizem os pesquisadores. Isso permitiu que carregassem a tinta com maiores quantidades de nanopartículas, permitindo a impressão de linhas muito grossas em um único ciclo. A tela também pode ser facilmente limpa e reutilizada.

p “A malha custa apenas uma pequena fração dos bicos que substitui. Isso reduz significativamente o custo operacional quando comparada às técnicas convencionais de impressão, "diz Prosenjit Sen, Professor Associado do CeNSE e autor sênior do estudo publicado em Nature Communications .

p Sen e seu laboratório têm trabalhado no desenvolvimento de superfícies nanoestruturadas que podem repelir água. Quando grandes gotas atingem tais malhas nanoestruturadas em altas velocidades, os jatos são ejetados. Enquanto estudava este fenômeno, os pesquisadores descobriram que a velocidade do jato ejetado era surpreendentemente maior do que a velocidade da gota impactante.

p "Esta foi a primeira dica de que algum mecanismo estava desempenhando um papel no foco da energia cinética, "diz Chandantaru Dey Modak, primeiro autor e Ph.D. estudante do CeNSE. "Neste ponto, começamos a fazer as seguintes perguntas:O que é esse mecanismo de foco? Este mecanismo pode ser explorado para gerar de forma confiável gotículas em microescala? "

p A equipe capturou vídeos de alta velocidade (50, 000 a 80, 000 quadros por segundo) dessas gotas impactantes, e descobriu que uma cavidade de ar estava sendo formada no centro da gota. Durante a fase de recuo do impacto, esta cavidade entrou em colapso, concentrando toda a energia cinética em um único ponto, resultando na geração de gotas individuais. Nenhuma gota "satélite" - gotículas secundárias que resultam em dispersão indesejada - foi gerada. O tamanho das gotas ejetadas também pode ser ajustado ajustando o tamanho dos poros da malha.

p Os pesquisadores puderam demonstrar o uso dessa técnica para diversas aplicações. "Usando impressão de impacto de queda, poderíamos imprimir pilares 3-D de tamanhos diferentes, um circuito eletrônico para aplicações de dispositivos semicondutores, e matrizes de gotículas de base biológica para cultura de células, "diz Modak." A capacidade de imprimir uma ampla variedade de tamanhos de gotículas usando diferentes tipos de tintas para diferentes aplicações torna esta técnica única. "