Инженеры из Университета штата Айова успешно протестировали технологию 3D-печати в условиях микрогравитации, открывая новые возможности для производства электронных компонентов в космосе. Команда, возглавляемая доцентом кафедры материаловедения и инженерии Шань Цзяном и доцентом кафедры промышленной и системной инженерии Университета Висконсин-Мэдисон Хантаном Цинем, разработала уникальные чернила на основе наночастиц серебра и биополимеров, которые могут проводить электричество после термической обработки.

Электрогидродинамическая печать, используемая в эксперименте, позволяет наносить чернила с разрешением в миллионные доли метра под действием электрического поля, потенциально устраняя необходимость в гравитации. Эта технология может позволить астронавтам создавать электрические цепи для космических аппаратов или ремонтировать оборудованёие непосредственно в космосе.

Исследователи тестируют наночернила и принтер во время полёта в условиях микрогравитации.
Источник: Shan Jiang

Испытания проводились на борту самолёта NASA, который непрерывно поднимался и «нырял», обеспечивая около 10 секунд полной невесомости. «Это было волнительно и ново. Но печать в течение нескольких секунд за раз в условиях микрогравитации является очень сложным экспериментом», — поделился Цзян. Первоначальные трудности, такие как недостаточная защита принтера от тряски и вибрации, были преодолены благодаря командной работе и подготовке.

Инновационная технология чернил включает биополимер 2-гидроксиэтилцеллюлозу, который обычно используется в качестве загустителя. Этот биосовместимый, экономически эффективный и стабильный материал, полученный из растительной биомассы, широко доступной в Айове, оказался идеальным для струйной печати высокого разрешения под действием электрического поля.

Источник: ACS Applied Materials & Interfaces (2024). DOI: 10.1021/acsami.4c07592

Исследовательский фонд Университета штата Айова подал патент на новые наночернила, а технология теперь доступна для лицензирования. «Этот успех на самом деле только начало. По мере того, как человечество всё глубже проникает в космос, потребность в производстве электроники по запросу на орбите уже не является научной фантастикой, теперь это необходимость», — заявил Цзян.

Следующим шагом может стать разработка космической 3D-печати для других электронных компонентов, таких как полупроводники, чтобы обеспечить комплексное производство электронных устройств в космосе.