Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab) desenvolveram uma maneira de imprimir estruturas 3-D compostas inteiramente de líquidos. Usando uma impressora 3-D modificada, eles injetaram fios de água no óleo de silicone - esculpindo tubos feitos de um líquido dentro de outro líquido.

Eles imaginam que seu material totalmente líquido poderia ser usado para construir eletrônicos líquidos que alimentam de forma flexível, dispositivos extensíveis. Os cientistas também prevêem o ajuste químico dos tubos e o fluxo de moléculas através deles, levando a novas maneiras de separar moléculas ou entregar precisamente blocos de construção em nanoescala para compostos em construção.

Os pesquisadores imprimiram fios de água entre 10 mícrons e 1 milímetro de diâmetro, e em uma variedade de formas em espiral e ramificação de até vários metros de comprimento. O que mais, o material pode se adaptar ao ambiente e mudar de forma repetidamente.

"É uma nova classe de material que pode se reconfigurar, e tem o potencial de ser personalizado em vasos de reação de líquidos para muitos usos, da síntese química ao transporte de íons para a catálise, "disse Tom Russell, um professor visitante da Divisão de Ciências de Materiais do Berkeley Lab. Ele desenvolveu o material com Joe Forth, um pesquisador de pós-doutorado na Divisão de Ciências de Materiais, bem como outros cientistas do Berkeley Lab e várias outras instituições. Eles relatam sua pesquisa em 24 de março na revista Materiais avançados .

O material deve sua origem a dois avanços:aprender a criar tubos de líquido dentro de outro líquido, e então automatizar o processo.

Para a primeira etapa, os cientistas desenvolveram uma maneira de revestir os tubos de água em um surfactante derivado de nanopartículas especial que retém a água no lugar. O surfactante, essencialmente sabonete, evita que os tubos se quebrem em gotas. Seu surfactante é tão bom em seu trabalho, os cientistas chamam de supersoap de nanopartículas.

O supersoap foi alcançado dispersando nanopartículas de ouro em água e ligantes de polímero em óleo. As nanopartículas de ouro e ligantes de polímero querem se ligar, mas também querem permanecer em seus respectivos meios de água e óleo. Os ligantes foram desenvolvidos com a ajuda de Brett Helms da Molecular Foundry, um DOE Office of Science User Facility localizado no Berkeley Lab.

Na prática, logo após a água ser injetada no óleo, dezenas de ligantes no óleo se ligam a nanopartículas individuais na água, formando um supersoap de nanopartículas. Esses supersoaps se juntam e vitrificam, como vidro, que estabiliza a interface entre óleo e água e bloqueia as estruturas líquidas em posição.

"Essa estabilidade significa que podemos esticar a água em um tubo, e continua sendo um tubo. Ou podemos transformar a água em um elipsóide, e permanece um elipsóide, "disse Russell." Nós usamos esses supersoaps de nanopartículas para imprimir tubos de água que duram vários meses. "

Em seguida, veio a automação. Forth modificou uma impressora 3-D pronta para uso removendo os componentes projetados para imprimir plástico e substituindo-os por uma bomba de seringa e agulha que expele líquido. Ele então programou a impressora para inserir a agulha no substrato de óleo e injetar água em um padrão predeterminado.

"Podemos espremer o líquido de uma agulha, e coloque fios de água em qualquer lugar que quisermos em três dimensões, "disse Forth." Também podemos pingar o material com uma força externa, que momentaneamente quebra a estabilidade do supersabaixo e muda a forma dos fios de água. As estruturas são infinitamente reconfiguráveis. "