Doğadan İlham Alan Yenilik: En İnce 3D Baskılı Lifler Üretildi

Sanatçılardan mimarlara, bilim insanlarından mühendislik uzmanlarına kadar birçok profesyonel yüzyıllardır doğadan ilham alıyor. Şimdi, mühendisler, örümcek ipeği ve deniz yılanı balçığından ilham alarak son derece ince lifler üretmeyi başardılar.

Uluslararası bir araştırma ekibi, sadece 1.5 mikron kalınlığında mikro lifler oluşturmak için yeni bir 3B yazdırma tekniği kullandı. 20 Ocak’ta Nature Communications dergisinde yayımlanan bir çalışmada detaylandırıldığı gibi, araştırmacılar 3B yazdırma yeteneklerinin uzun süredir sınır olan; yumuşak ve çok ince malzemelerin yazdırılmasını aşmayı başardılar.

Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign’de çalışmalara katılan mühendis Mohammad Tanver Hossain, üniversiteden yayınlanan bir açıklamada, “Doğada sadece birkaç mikron çapında olan birçok filament yapısı örneği bulunmaktadır. Bunun mümkün olduğunu biliyorduk.” dedi.

Hossain ve ekibinin kullanarak geliştirdiği gömülü yazdırma tekniğinde, malzeme bir jel kalıba yerleştirilerek baskı yapılmıştır. Geleneksel 3B yazdırmanın aksine, malzemenin şekli desteklenmiş ve daha karmaşık yapılar mümkün hale gelmiştir. Ancak, saç benzeri yapılarda 16 mikrondan daha ince olanlar genellikle sertleşmeden önce kırılır; bu sürece kürleme denir.

“Jeli ve baskı mürekkebini modifiye ettik, böylece mürekkep jelin içine yerleştirildiği an sertleşir,” diye açıklıyor Hossain. “Bu, filamanın kopmasını engeller çünkü neredeyse anında katı hale gelir.” Gerçekten de, Hossain ve meslektaşları sadece 1.5 mikron kalınlığında lifler yazdırmayı başarmışlardır. Karşılaştırmak gerekirse, kâğıt genellikle 50 ila 200 mikron arasında kalınlıktadır.

“Böylesine yüksek bir baskı çözünürlüğü elde etmek, şimdi doğada bulunan mikro lifleri ve saç benzeri yapıları taklit edebilmek için teknolojik temele sahip olduğumuz anlamına geliyor,” dedi Dankook Üniversitesi’nde aynı çalışmaya katılan mühendis Wonsik Eom.

Hossain, Eom ve diğer meslektaşları, kendini savunmak ve avını yakalamak için fibroz bir balçık salgılayan yılan balıklarından ilham aldı: Bu inanılmaz çok yönlülüğünü mikro liflerinden alır.

Eom, “Bu iplikleri taklit etmek için gömülü 3D baskı yöntemini benimsedik,” dedi. “Araştırmamız sayesinde, yüksek çözünürlüklü gömülü 3D yazdırma teknolojisini geliştirmenin, başlangıçta beklediğimizden çok daha geniş bir doğal yapı yelpazesini kopyalamamızı sağladığını keşfettik.”

“Bu yöntemin önemi, yer çekiminin bu kadar ince ve esnek tüylere olan aşağı doğru baskısıyla uğraşmak zorunda kalmadan birçok saç geometrisi üretmektir,” diye ekledi çalışmanın yazarlarından ve Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign’den diğer bir mühendis olan Sameh Tawfick. “Bu, ince çaplar veren karmaşık 3B saçı ultra hassas bir 3B yazıcı kullanarak üretmemizi sağlıyor.”

Bu çalışma, biyomimetik 3D baskının potansiyelini vurgulamakla birlikte, Doğa Ana’nın en büyük mühendis olduğunu bize bir kez daha hatırlatır.