فناوری بی‌وزنی می‌تواند به فضانوردان کمک کند که مدارها را در فضا با جوهر نانو جدید تعمیر کنند
پژوهشگران جوهر خاص و چاپگر سه‌بعدی‌ای توسعه داده‌اند که می‌تواند در شرایط بی‌وزنی کار کند. این به این معناست که فضانوردان قادر خواهند بود قطعات الکترونیکی را درست در فضا چاپ کنند.
این پیشرفت مهم از دانشگاه ایالتی آیووا آمریکا آمده است.
تیم پژوهشگران آزمایشاتی بر روی پروازهای میکروگرانش ناسا انجام دادند تا تکنولوژی خود را آزمایش کنند. این پروازها با پرواز در قوس‌های پارابولیک شرایط بی‌وزنی را شبیه‌سازی می‌کنند.
جالب است که آنها توانستند قطعات الکترونیکی را تحت شرایط بی‌وزنی چاپ کنند.
پژوهشگران در مقاله تحقیقاتی خود نوشتند: "این آزمایش مفهومی در شرایط بی‌وزنی، قابلیت منحصربه‌فرد چاپ (الکتروهیدرودینامیک) را در شرایط بی‌وزنی اثبات کرد و راهی جدید برای تولید سفارشی در فضا باز کرد."
تکنیک چاپ الکتروهیدرودینامیک
جوهر نانو از نانوذرات نقره تشکیل شده است که با پلیمرهای زیستی به نام سلولز هیدروکسی اتیل ساخته شده. این پلیمر یک عامل غلیظ کننده مرسوم است. علاوه بر این، گفته می‌شود که مقرون‌به‌صرفه، زیست‌سازگار، و پایدار است که آن را برای چاپ با وضوح بالا مناسب می‌سازد.
این جوهر ویژه می‌تواند گرم شود تا خواص الکتریکی‌اش فعال شود. پس از فعال‌سازی، می‌تواند مدارهای الکترونیکی پیچیده‌ای را چاپ کند.
از طرف دیگر، چاپگر سه‌بعدی از تکنیکی به نام چاپ الکتروهیدرودینامیک (EHD) استفاده می‌کند. این تکنیک با استفاده از میدان الکتریکی قطرات کوچک جوهر را پرتاب می‌کند و به رزولوشن‌هایی در مقیاس میلیونی می‌رسد.
جالب است که استفاده از میدان الکتریکی کمک می‌کند تا محدودیت‌های گرانش پشت سر گذاشته شده و چاپ دقیق سه‌بعدی در شرایط عدم وجود گرانش انجام شود.
برای ارزیابی این تکنیک، تیم چاپگر را به کف یک هواپیمای ناسا برای یک آزمایش پرواز میکروگرانش متصل کردند.
هواپیما تا 32,000 فوت به پرواز درمی‌آید و سپس به 24,000 فوت بالای فلوریدا شیرجه می‌زند. این کار دوره‌های کوتاهی از "بی‌وزنی خالص" ایجاد می‌کند.
شان جیانگ، نویسنده اصلی گفت: "این هیجان‌انگیز و جدید بود."
اما چاپ در بی‌وزنی کار آسانی نیست. حتی چند ثانیه از عدم وزن می‌تواند کار را برای حفظ پایداری سخت کند، برخلاف شرایط پایداری که در زمین وجود دارد.
برای مثال، در اولین پرواز، چاپگر به اندازه کافی محکم به بدنه هواپیما محکم نبوده تا از تکان‌ها و لرزش‌های هواپیما گذر کند.
جیانگ گفت: "اینها آزمایش‌های خیلی شدید هستند که نیاز به بسیاری از همکاری و آمادگی دارند."
ساختارهای سه‌بعدی چاپ شده در میکروگرانش
با پروازهای آزمایشی بیشتر، تیم توانست تکنیک خود را تنظیم کرده و نتایج بهتری بگیرد.
آنها تاکید می‌کنند که آزمایش پرواز پارابولیک به طور موفقیت‌آمیزی توانایی چاپ EHD برای ایجاد سازه‌های سه‌بعدی دقیق حتی در شرایط چالش‌برانگیز میکروگرانش با استفاده از جوهر نانو را نشان داد.
جیانگ گفت: "این موفقیت واقعاً فقط آغاز است. همانطور که بشریت به اعماق فضا می‌رود، نیاز به تولید الکترونیک سفارشی در مدار دیگر علم تخیلی نیست؛ ضروری است."
پژوهشگران ممکن است در مرحله بعدی بر توسعه فناوری چاپ سه‌بعدی برای سایر قطعات الکترونیکی، مانند نیمه‌هادی‌ها، تمرکز کنند.
بر اساس گزارش مطبوعاتی، بنیاد تحقیقات دانشگاه ایالتی آیووا یک اختراع برای فناوری جوهر نانو جدید به دست آورده که اکنون برای واگذاری باز است.
یافته‌ها در مجله Applied Materials & Interfaces. منتشر شده است.
