연구원들은 소리를 사용하여 입자를 조작하는 방법을 개발하여 현재의 인쇄기반 제조 방법보다 더 빠르고 정확하며 잠재적인 비용절감 효과가 있는 새로운 제조 공정을 만들었다.

영국의 바스대학과 브리스톨대학의 과학자들은 컴퓨터로 제어되는 초음파를 사용하여 초음파 석판술이라고하는 과정에서 에어로졸 방울이나 입자로부터 표면에 정밀하고 미리 결정된 패턴을 생성하고 있다.

초음파 부상 및 입자 조작의 발전과 일반적으로 "제작자"의 움직임에 영감을 받아 연구원들은 "초음파 정상파를 사용하여 접근 가능한 제작 도구"를 만들기 시작했다고 말했다. 브리스톨 대학교 세포 및 분자 의학부 연구원인 Jenna Shapiro가 말했다.

“내 배경이 생체 재료와 조직 공학에 있기 때문에 특히 생체 제조에 관심이 있었다. 이것이 생체 분자, 심지어 세포를 조작하는 방법으로 사용될 수 있을까?” 그녀가 말했다.

연구자들이 발견한 것은 그 질문에 대한 답으로, 새로운 생물 의학 응용 분야뿐만 아니라 전도성 잉크를 사용하여 회로 및 전자 부품을 제조할 수 있는 잠재력을 제공할 수 있다는 것이다. 적층 제조 공정에 사용될뿐만 아니라 말이다라고 그들은 말했다.

Sonolithography는 초음파 스피커 쌍에서 생성된 공기의 음향 정상파 배열을 사용하여 작동한다고 Shapiro는 말했다.

"파동의 간섭은 정의된 고압 및 저압 영역으로 음향장을 생성한다."고 그녀는 설명했다. "이 필드를 통해 이동하는 물방울 또는 입자는 이 압력 분포 및 재료의 특성 (예: 크기, 밀도)에 따라 특정 영역으로 이동한다."

재료는 음향장에 의해 결정된 패턴으로 기판에 증착 된다고 Shapiro는 말했다. “본질적으로 필드가 스텐실이나 마스크 역할을 하여 재료를 특정 영역으로 이동시키는 것과 같다.”고 말했다.

이 팀은 30초 이내에 최대 20평방 센티미터의 패턴 표면을 빠르게 얻을 수 있는 간단한 sonolithography 방법을 개발했다고 Shapiro는 설명했다.

또한 연구자들은 에어로졸, 단백질 및 포유류 세포를 포함하여 기질과 증착 물질 모두에서 상당한 유연성을 허용하는 프로세스를 만들었다 고 그녀는 말했다.

이점 및 응용

Sonolithography는 패터닝이 "매우 재현 가능"하기 때문에 동일한 패턴을 여러 표면에 반복적으로 적용해야 할 때 특히 효과적이다.

또한 이 기술은 모듈식으로, 액적 또는 입자 생성 방법, 패터닝 어레이 또는 기판에 관계없이 단계 중 하나를 교체하거나 개선할 수 있다고 그녀는 말했다.

"이는 여전히 혁신과 개선의 여지가 많다는 것을 의미한다."라고 Shapiro는 말했다. "제작 공간에서 우리는 재료 선택이 패터닝 자체에서 크게 분리될 수 있음을 보여주었으며, 이를 다양한 잠재적인 응용 분야로 개방했다."

연구원들은 Advanced Materials Technologies 저널에 기술에 대한 논문을 발표했다. 그들은 또한 YouTube에서 연구에 대한 비디오를 게시했다.

Shapiro는 생체 의학, 전자 및 적층 제조 분야의 응용 외에도 페인팅 또는 스프레이 코팅과 같이 공기 흐름의 미세 입자 또는 액적 제어가 중요한 산업 공정에서 사용되는 초음파 석판 술을 구상한다고 Design News에 전했다.

연구원들은 음향 장의 실시간 조작과 후속 패터닝을 허용하기 위해 프로세스에 동적 제어를 도입함으로써 연구를 진전시킬 계획이라고 그녀는 말했다.

Shapiro는 또한 팀이 개발한 방법을 사용하여 바이오 패브리 케이션의 잠재력을 탐구할 것이라고 덧붙였다.

“나는 현재 sonolithography를 사용하여 고유한 생체 재료 마이크로 아키텍처를 생성하는 방법과 이것이 차례로 세포-재료 관계에 미치는 영향을 연구하고 있다.”라고 Shapiro는 말했다. “모델링 및 재생 의학을 위한 포유류 조직 생성을 위해이 기술을 어떻게 추가 개발하거나 기존 도구와 함께 사용할 수 있는지 탐구하고 싶다.”