محققان جوهر و چاپگر سه بعدی مخصوصی ساخته‌اند که می‌تواند در گرانش صفر عمل کند. این بدان معناست که فضانوردان قادر خواهند بود قطعات الکترونیکی را در همان فضا چاپ کنند.

به نقل از آی‌ای، این پیشرفت حیاتی توسط مهندسان دانشگاه ایالتی آیووا در ایالات متحده محقق شده است.

این تیم آزمایشاتی را بر روی پروازهای ریزگرانشی ناسا برای آزمایش فناوری خود انجام داد. این پروازها گرانش صفر را با پرواز در مسیرهای سهموی شبیه‌سازی می‌کنند.

جالب اینجاست که آنها قادر به چاپ قطعات الکترونیکی تحت گرانش صفر شدند.

این آزمایش اثبات کننده مفهوم، قابلیت منحصر به فرد چاپ سه بعدی را در شرایط گرانش صفر اثبات کرد و پنجره جدیدی را برای تولید بر اساس تقاضای آینده در فضا باز می‌کند.

تکنیک چاپ الکتروهیدرودینامیکی

این نانو جوهر جدید از نانو ذرات نقره با پلیمرهای زیستی به نام ۲-هیدروکسی اتیل سلولز ساخته شده است. این پلیمر یک عامل ضخیم کننده معمولی است. علاوه بر این گفته می‌شود که مقرون به صرفه، زیست‌سازگار و پایدار است که آن را برای چاپ با وضوح بالا مناسب می‌کند.

این جوهر مخصوص را می‌توان گرم کرد تا خواص الکتریکی آن فعال شود. پس از فعال شدن، می‌تواند مدارهای الکترونیکی پیچیده را چاپ کند.

از سوی دیگر، چاپگر سه بعدی جدید از تکنیکی به نام چاپ الکتروهیدرودینامیکی(EHD) استفاده می‌کند. این تکنیک با استفاده از یک میدان الکتریکی، قطرات ریز جوهر را شلیک می‌کند و به وضوح‌هایی در محدوده میلیونیم متر دست می‌یابد.

جالب توجه است که استفاده از میدان‌های الکتریکی به غلبه بر محدودیت‌های گرانش کمک می‌کند و امکان چاپ سه‌بعدی دقیق را در غیاب جاذبه فراهم می‌کند.

محققان برای ارزیابی این تکنیک، چاپگر را به کف هواپیمای ناسا برای آزمایش پرواز ریزگرانشی چسباندند. سپس هواپیما تا ارتفاع ۳۲ هزار پایی اوج گرفت و پس از آن به ارتفاع ۲۴ هزار پایی سقوط کرد. این کار موجب ایجاد دوره‌های کوتاهی از شرایط «گرانش صفر خالص» شد.

شان جیانگ(Shan Jiang) نویسنده اصلی این مقاله گفت: این هیجان انگیز و جدید بود.

اما چاپ در شرایط گرانش صفر کار آسانی نیست. حتی چند ثانیه بی‌وزنی می‌تواند ثابت نگه داشتن چیزها را بر خلاف شرایط پایدار روی زمین سخت کند.

برای مثال، در اولین پرواز، چاپگر آنقدر محکم بسته نشده بود که بتواند لرزش و تکان هواپیما را کنترل کند.

جیانگ گفت: اینها آزمایشات بسیار شدیدی هستند که نیاز به کار گروهی و آماده‌سازی زیادی دارند.

ساختارهای سه بعدی چاپ شده در شرایط ریزگرانش

این تیم با پروازهای آزمایشی بیشتر توانست تکنیک خود را به خوبی تنظیم و اصلاح کند و نتایج بهتری به دست آورد.

آنها تاکید می‌کنند که آزمایش پرواز سهموی با موفقیت توانایی چاپ EHD را برای ایجاد ساختارهای سه بعدی دقیق حتی در شرایط چالش برانگیز ریزگرانش با استفاده از این نانو جوهر جدید نشان داد.

جیانگ گفت: این موفقیت واقعاً تازه شروع کار است. از آنجایی که بشریت به اعماق فضا می‌رود، نیاز به تولید بر حسب تقاضای الکترونیکی در مدار، دیگر علمی-تخیلی نیست و یک ضرورت است.

محققان ممکن است در مرحله بعدی بر توسعه فناوری چاپ سه بعدی برای سایر اجزای الکترونیکی مانند نیمه‌رساناها تمرکز کنند.

طبق بیانیه مطبوعاتی، بنیاد تحقیقات دانشگاه ایالتی آیووا حق اختراع فناوری نانو جوهر جدید را به دست آورده است که اکنون برای صدور مجوز آماده است.

این یافته‌ها در مجله Applied Materials & Interfaces منتشر شده است.