Физики из Амстердамского университета создали необычное рождественское украшение — миниатюрную ёлку высотой 8 см, напечатанную изо льда без использования холодильного оборудования. Секрет технологии, описанной в препринте на arXiv, заключается в испарительном охлаждении воды в вакуумной камере.
Идея возникла случайно, когда учёные экспериментировали с распылением воды в вакууме. Они поместили 3D-принтер в камеру с низким давлением и использовали струйное сопло в качестве печатающей головки. Тонкая струя воды, попадая в вакуум, мгновенно охлаждается за счёт испарения молекул с поверхности — каждая уносит с собой тепло. За доли секунды температура падает на десятки градусов, и вода замерзает сразу при контакте с подложкой или предыдущим слоем льда.
Это первый случай применения принципов испарительного охлаждения в 3D-печати. После праздников такую ёлку можно просто растопить, не оставляя отходов.
— отмечают авторы.
Технология открывает перспективы за пределами декора. Чистый лёд идеален для создания биосовместимых каркасов в тканевой инженерии: после заливки полимером и таяния остаются полые каналы для роста клеток. Метод также подходит для изготовления микрофлюидных чипов и может быть использован на Марсе, где низкое атмосферное давление и температуры позволят печатать ледяные структуры без громоздкого криогенного оборудования.
Исследование демонстрирует, как фундаментальный физический процесс может лечь в основу новой аддитивной технологии с потенциально широким спектром применений.
