Yazdır Buzdan yapılmış Noel ağaçları | çevrimiçi

Amsterdam Üniversitesi Fizik Enstitüsü'nden Menno Demmenie, Stefan Kooij ve Daniel Bonn liderliğindeki bir araştırma ekibi, mevsime uygun 3D baskı olanaklarının olağanüstü bir örneğini sundu: Tamamen buzdan basılmış bir Noel ağacı. Araştırmacılar geleneksel soğutma teknolojisinden vazgeçip bunun yerine yalnızca su ve vakum pompası kullandılar.

Aşırı soğutulmuş sıvı

Basıncı büyük ölçüde azaltılmış bir vakum odasında su, oda sıcaklığında bile buharlaşır. Kaçan her molekül sudaki enerjiyi uzaklaştırır ve suyu daha da soğutur. Su başlangıçta sıvı haldeyken sıcaklık donma noktasının altına düşer. Bilim insanları bu duruma “aşırı soğumuş sıvı” adını veriyor. Bu sıvı, örneğin donmuş bir yüzeyle temas yoluyla kristalleşme fırsatı bulduğu anda hemen donar. Bu etki, örneğin aşırı soğumuş yağmurun katı nesnelerle temas ettiğinde hemen donarak buza dönüştüğü “yıldırım buzu” olarak adlandırılan olayda da gözlemlenebilir.

Araştırma ekibi bu etkiden yararlanarak, özel bir ağızlık kullanarak vakumda halihazırda donmuş bir yüzeye yaklaşık 16 mikrometre kalınlığında çok ince bir jet uyguluyor. IOP araştırmacıları Menno Demmenie, Stefan Kooij ve Daniel Bonn, ROOK MK1 3D yazıcıyı aldılar ve cihazı şeffaf akrilik bir vakum odasına yerleştirdiler.

Estetik ve didaktik değer

Termoplastik ekstrüderi, su jeti püskürtmek için yüksek performanslı sıvı kromatografi (HPLC) pompasıyla çalışan özel bir kalıp tutucuyla değiştirdiler. Bu daha sonra bireysel damlacıklara ayrılıyor ve bunlar daha sonra alt tabaka üzerinde aşırı soğutulmuş bir sıvı olarak donuyor. Ekip bu şekilde katman katman üç boyutlu bir buz yapısı oluşturdu. 26 dakikada saf buzdan sekiz santimetre yüksekliğinde bir Noel ağacı yaratıldı.

Araştırma ekibinden Daniel Bonn, estetik değerinin yanı sıra deneyin didaktik bir değerini de görüyor: faz geçişleri, ısı transferi ve ortam basıncının etkisi, şeffaf odada gerçek zamanlı olarak doğrudan gözlemlenebiliyor. Süreç aynı zamanda koniler, sütunlar ve hatta desteksiz eğimli yapılar gibi diğer şekiller için de işe yarar. Araştırma grubunun projesine ilişkin makale, süreçle ilgili daha fazla bilgi ve videoyla birlikte Amsterdam Üniversitesi'nin web sitesinde yayınlanıyor.

(usc)