ذرات پرینت سه بعدی از اثر Marangoni برای خود رانش استفاده می کنند

تیمی از فیزیکدانان از دانشگاه آمستردام ذرات چاپ سه بعدی را توسعه داده اند که قادرند خود را در سطح یک سیال با استفاده از اثر Marangoni حرکت دهند.

اثر Marangoni در عمل

اثر مارانگونی زمانی اتفاق می افتد که قطره ای با کشش سطحی کمتر از سیال اطراف، به جای مخلوط شدن، در سطح سیال پخش شود. یک مثال آشنا این است که الکل روی آب پخش می شود تا زمانی که تبخیر شود. با استفاده از این پدیده، محققان ذراتی را طراحی کردند که قادر به حرکت خود با آزاد کردن الکل به عنوان سوخت هستند.

این ذرات با پرینت سه بعدی به شکل های توخالی شبیه توپ هاکی، تقریباً 1 سانتی متر چاپ شدند. طراحی توخالی آنها آنها را شناور می کرد و هر ذره شامل یک "مخزن سوخت" داخلی پر از الکل بود. یک سوراخ کوچک به الکل اجازه می داد تا زمانی که ذره روی آب قرار می گرفت، به تدریج از آن خارج شود و یک حرکت پخش مداوم ایجاد کرد که ذره را به جلو می راند.

عملکرد و مشاهدات

آزمایش ها نشان داد که غلظت های قوی تر الکل منجر به حرکت سریع تر شده و سرعت ذرات به ۶ سانتی متر در ثانیه می رسد. محققان همچنین دریافتند که این ذرات می توانند تا 500 ثانیه قبل از تمام شدن سوخت حرکت کنند. ذرات بزرگ تر نیز مورد آزمایش قرار گرفتند و برهم کنش های بین ذرات متعدد منجر به اثر Cheerio شد، جایی که ذرات جداگانه جذب و حرکت می کنند - بسیار شبیه به خوشه های غلات در شیر.

برنامه های کاربردی بالقوه

محققان پیشنهاد می کنند که ذرات پرینت سه بعدی آنها می تواند الهام بخش راه حل های جدیدی در کاربردهای محیطی و صنعتی باشد. به عنوان مثال:

• •پاکسازی محیط زیست: این ذرات به طور بالقوه می توانند به جمع آوری یا حذف آلاینده ها از سطح مایع کمک کنند.
• •توزیع شیمیایی: ذرات می توانند به طور مساوی مواد شیمیایی را در سطح سیال پخش کنند و جایگزینی برای روش های اختلاط سنتی ارائه دهند.

نوآوری از طریق تولید افزودنی

این کار تطبیق پذیری پرینت سه بعدی را در ایجاد طرح های پیچیده و کاربردی که به صورت پویا با محیط خود در تعامل است، برجسته می کند. با ترکیب ساخت افزودنی با اصول فیزیکی بنیادی، تیم تحقیقاتی دری را به روی کاربردهای جدید در حوزه هایی از علوم محیطی گرفته تا پردازش صنعتی باز کرده است.

برای جزئیات بیشتر، مقاله پیش چاپ کامل در arXiv موجود است.

منبع: phys.org