中国科大在多界面液滴打印方面取患上紧张妨碍—往事—迷信网

克日，中国中国迷信技术大学工程迷信学院朱志强特任副钻研员、多界滴打司廷教授以及徐晓嵘教授提出了一种可编程脉冲气动打印措施，面液面取迷信建树了多界面液滴制备的印方实际预料模子，实现为了宽Z数多界面液滴的患上可控打印。相关下场以“Progra妹妹able pulsed aerodynamic printing for multi-interface composite manufacturing”为题，紧张5月17日在线宣告于国内学术期刊《Matter》上。妨碍

软物资的往事网图案化在生物学、医学、中国化学、多界滴打质料迷信以及工程等规模具备紧张运用。面液面取迷信液滴微行动经由对于微尺度流体行动妨碍操作、印方检测或者操作，患上可能精准制备多种软质料的紧张液滴，并可能精确操作液滴的妨碍巨细、妄想以及组成。因此，基于液滴微行动的打印技术是一种实用软物资图案化的策略。在该技术中，液滴的物性参数、妄想特色以及行动形态等对于液滴与界面（即液体或者固体概况）之间的相互熏染以及最终图案的组成至关紧张，从而衍生出做作细胞、药物输送、微型机械人以及3D打印等运用。近些年来，钻研团队在液滴微行动方面取患了较大妨碍，自主开拓了复合行动聚焦、复合界面剪切等多种先进微行动技术，揭示了重大界面行动与调控机理[Chemical Engineering Journal, 433: 134495,2022;Materials Horizons, 8: 1756-1768, 2021；Lab on a Chip, 20: 1249-1258, 2020；Journal of Fluid Mechanics, 936: A6, 2022；Journal of Fluid Mechanics, 954: A46, 2023]。可是，可控打印宽Z数规模（与奥内佐格数成正比，怀抱流体粘性力与惯性力以及概况张力的相互关连，反映了液滴制备的质料适用性、锐敏性等特色）的多界面液滴依然面临着很大挑战。

PPAP技术的喷头集成化以及配置装备部署样机研制，用于平均微颗粒制备

钻研团队基于脉冲行动刹时侵略流体界面发生强剪切力可控天生平均液滴的道理，从流体界面失稳以及液滴产去世气愿望制入手，提出了一种新的基于脉冲气流的液滴打印措施，命名为可编程脉冲气动打印（Progra妹妹able Pulsed Aerodynamic Printing，PPAP）技术。该技术可控性强、锐敏性高以及适用性广，克制了传统液滴打印技术的规模性。作为一种自动施力措施，在外部脉冲气流熏染下打印液滴具备尺寸小、频率高以及Z数规模宽等优势。此外，毛细管具备可嵌套、易于集成化等特色，因此PPAP的共流构型可实现多界面液滴的打印，封锁式的装置妄想也有利于液滴的接管以及固化成形。评审人评估“The reviewer finds this work very impressive due to its rigorous theoretical and experimental conduction and its various application cases”；“This work is interesting and solid”；“While the formation of multi-compartment droplets has been widely reported, their combination with 3D printing is not prevalent”（“审稿人以为这项使命的实际以及试验很松散，运用案例丰硕，给人留下了深入的印象”；“这项使命很幽默，也很扎实”；“尽管多室液滴的组成已经被普遍报道，但其与3D打印的结并吞不罕有”）。

PPAP技术道理以及高Z数图案化，用于制作柔性电路、微胶囊阵列及3D微妄想等

钻研团队建树了多界面液滴制备的实际预料模子，揭示了PPAP实现宽Z数液滴打印的力学机理。经由数值模拟散漫高速图像合成，揭示了液滴组成历程的晃动性以及可一再性。钻研团队证明了PPAP的普遍的质料适用性，实现为了差距尺寸的液滴的不断以及可编程化打印，并可普遍用于种种乳液、微颗粒以及微胶囊的精准制备。钻研团队进一步揭示了PPAP技术在细胞封装、药物传输、柔性电路以及3D亚体素微妄想等规模的运用后劲。由于液滴天生空间较为凋谢，颗粒的制备历程无需油相驱动以及削减概况活性剂，从而处置了传统载细胞微颗粒制备历程重大的痛点。运用PPAP技术的气流强剪切熏染，钻研团队实现为了液态金属柔性电路的可操作造，拓宽了液态金属的运用规模。同时，基于PPAP技术的可扩展性以及自动可编程性，乐成取患了智能照应性微胶囊梯度阵列。最后，钻研团队运用三维行动平台，乐成制备了3D亚体素微妄想。

钻研团队的朱志强特任副钻研员为论文的第一作者，司廷教授以及徐晓嵘教授为通讯作者，黄芳胜博士、穆恺博士以及硕士生陈天傲为配协作者。该钻研患上到了国家重点研发妄想、国家做作迷信基金、中国迷信院青匆匆会优异会员、省重点研发妄想等名目的扶助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.04.017

(责任编辑：综合)