Forschende entwickeln neue Methode für Programmierbaren Multi-Interface Droplet Druck

ZHU Zhiqiang, Prof. SI Ting, Prof. XU Xiaorong und ihr Kollege von der School of Engineering Science, University of Science and Technology of China (USTC) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS), haben kürzlich eine neue Methode zur Strukturierung weicher Materialien vorgeschlagen, das programmierbare gepulste aerodynamische Drucken (PPAP).

Die Kontrolle über Erzeugung und Strukturierung weicher Materialien ist essentiell in Biologie, Medizin, Chemie und Technik. Tröpfchenbasiertes Drucken ermöglicht präzise Anpassung von Größe, Struktur und Zusammensetzung von Mikrotropfen und findet daher vermehrt Anwendung in Bereichen wie der Soft-Robotik oder dem Bioprinting.

Allerdings bleibt es herausfordernd, präzisen Druck auf Tröpfchen mit mehreren Oberflächen in einem breiten Bereich von Z-Zahlen zu erreichen, einem wichtigen Index für den Druck weicher Materialien.

Um diese Herausforderung zu meistern, führten die Forschenden die PPAP-Technik ein. Sie nutzt externe Strömungsanregung, um starke Scherung in der Tröpfchenmikrofluidik zu erzeugen. Die Methode ermöglicht es, die Größe der Tröpfchen zu verringern und die Druckgeschwindigkeit zu erhöhen, was die Herstellung mehrkammeriger Tröpfchen erleichtert.

Die Forschenden erstellten außerdem ein theoretisches Modell, um das mechanische Prinzip von PPAP zu verdeutlichen und dessen Stabilität zu beweisen. Sie sehen in PPAP ein großes Potenzial für Anwendungen wie Zellverkapselung, kontrollierte Medikamentenfreisetzung oder 3D-Mikrostrukturen.