Impresión acústica:las ondas sonoras crean gotas precisas a partir de cualquier líquido

• La impresión acústica aprovecha las ondas sonoras para generar gotas de cualquier líquido.
• La técnica no se ve afectada por la viscosidad o composición del líquido.
• El tamaño de la gota es inversamente proporcional a la amplitud de la onda sonora:una amplitud menor produce gotas más grandes.
• Las aplicaciones abarcan productos biofarmacéuticos, cosméticos, alimentos y materiales avanzados.

La evolución de la impresión doméstica se remonta a la década de 1930. Hoy en día, las impresoras láser y de inyección de tinta líquida ofrecen impresiones en color rápidas, energéticamente eficientes y de alta calidad a bajo costo.

La tecnología de inyección de tinta, el método de formación de gotas más frecuente, se limita a líquidos con viscosidades al menos diez veces superiores a la del agua. La transferencia directa inducida por láser y la impresión basada en válvulas limitan aún más el rendimiento según el tamaño de la boquilla, la distancia entre la fuente y el sustrato y la viscosidad. Ajustar estos parámetros para cada tinta se vuelve un desafío cuando las propiedades varían con la temperatura y el tiempo.

Muchos fluidos esenciales para la bioimpresión (biopolímeros, geles ricos en azúcar) exhiben viscosidades que superan los 100 veces el agua, y algunos son tan espesos como la miel (≈25 000 veces el agua). Estas altas viscosidades dificultan la impresión convencional.

Los investigadores de Harvard han desarrollado un método acústico que supera estas limitaciones. Al generar un campo acústico altamente confinado en la punta de la boquilla, pueden producir gotas según sea necesario, independientemente de las propiedades del fluido.

Cómo funciona

La gravedad por sí sola no puede regular el tamaño de las gotas. Mientras que el agua gotea de un grifo en segundos, la brea (200 mil millones de veces más viscosa que el agua) forma una sola gota en diez años. El equipo de Harvard empleó ondas sonoras para dirigir la formación de gotas. La levitación acústica ha demostrado desde hace mucho tiempo la capacidad de contrarrestar la gravedad; aquí se utiliza como ayuda, un proceso denominado impresión acuustoforética.

Crédito:Daniele Foresti/Jennifer A. Lewis/Universidad de Harvard

El resonador acústico de longitud de onda inferior ofrece un campo acústico 100 veces más fuerte que la gravedad (1 g) en la punta de la boquilla, cuatro veces la atracción gravitacional del Sol. Cuando una gota alcanza su tamaño crítico, la fuerza acústica la extrae de la boquilla y la impulsa hacia el lugar objetivo. Es importante destacar que el tamaño de la gota lo establece la amplitud de la onda, independientemente de la viscosidad del líquido.

Referencia:Avances científicos | doi:10.1126/sciadv.aat1659 | Universidad de Harvard

Pruebas y Aplicaciones

Crédito:Daniele Foresti/Jennifer A. Lewis/Universidad de Harvard

El método se validó en un conjunto diverso de materiales:biopolímeros, miel, resinas ópticas, tintas de células madre y metales líquidos. Debido a que las ondas sonoras no pueden penetrar las gotas, la técnica preserva la integridad de biomoléculas delicadas como proteínas y células vivas.

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Los investigadores anticipan que la impresión acústicoforética podría revolucionar la producción de cosméticos, productos biofarmacéuticos y alimentos, y ampliar el uso de materiales conductores y ópticos.