Een team natuurkundigen van het UvA-Institute of Physics heeft een kerstboom volledig uit ijs 3D-geprint, zonder gebruik van vriesapparatuur. Onderzoekers Menno Demmenie, Stefan Kooij en Daniel Bonn lieten water onder een vacuümkamer bevriezen, waarbij laag voor laag een complexe 8 centimeter hoge boom ontstond.
© UvA
Het proces maakt gebruik van verdampingskoeling, hetzelfde principe dat zoogdieren gebruiken om hun lichaamstemperatuur te reguleren. In een omgeving met lage druk verdampt water bij kamertemperatuur snel. Tijdens het verdampen neemt elk watermolecuul warmte mee, waardoor het overgebleven water afkoelt tot onder nul graden. Zodra een ultradunne waterstraal van 16 micrometer de gevormde ijslaag raakt, bevriest deze onmiddellijk.
Het resultaat is een gedetailleerd ijsornament, opgebouwd zonder steunmateriaal of afval. Het printproces duurde 26 minuten. Wanneer de vacuümpomp wordt uitgeschakeld, smelt de kerstboom terug tot water.
Volgens de onderzoekers is de methode ook toepasbaar op andere vormen, zoals kegels of pilaren, zelfs scheve structuren zonder steun. Het biedt zichtbare inzichten in faseovergangen, warmteoverdracht en druk, allemaal real-time te volgen door de transparante vacuümkamer.
De techniek kan verder worden gebruikt in biologie, bijvoorbeeld als bouwsteigers voor weefsel, of in microfluidica voor complexe kanalen. De onderzoekers wijzen ook op mogelijke toepassingen in omgevingen zoals Mars, waar lage druk en kou gunstige omstandigheden bieden om structuren te vormen met lokaal beschikbaar water.
Meer informatie:
Universiteit van Amsterdam
Spui 21
1012 WP Amsterdam
[email protected]
www.uva.nl
