目前使用的大多數3D列印方法都依賴於光（光）或熱（熱）啟用反應來實現聚合物的精確操作。開發一種名為直接聲音列印（DSP）的新平臺技術，該技術使用聲波來產生新物件，可能會提供第三種選擇。

這個過程在《

自然通訊》

上發表的一篇論文中進行了描述

。

它顯示了聚焦超聲波如何用於在微小的空化區域（本質上是微小的氣泡）中產生聲化學反應。持續數萬億分之一秒的極端溫度和壓力可以產生預先設計的複雜幾何形狀，而這些幾何形狀是現有技術無法做到的。

“超聲波頻率已經在組織和腫瘤的鐳射消融等破壞性程式中。吉娜·科迪工程和計算機學院機械、工業和航空航天工程系教授兼康科迪亞研究主席Muthukumaran Packirisamy說：“我們想用它們來創造一些東西。”他是該報的通訊作者。

Concordia光學生物微系統實驗室的研究助理Mohsen Habibi是本文的主要作者。他的實驗室同事兼博士生Shervin Foroughi和前碩士生Vahid Karamzadeh是合著者。

超精確反應

正如研究人員所解釋的，DSP依賴於懸浮在液體聚合物溶液中的微小氣泡內壓力波動產生的化學反應。

Habibi說，我們發現，如果我們使用具有一定頻率和功率的某種型別的超聲波，我們可以建立非常區域性、非常集中的化學反應區域。基本上，氣泡可以用作反應堆，驅動化學反應，將液體樹脂轉化為固體或半固體。

超聲波定向振盪在微小氣泡內引起的反應很強烈，儘管它們只持續一皮秒。腔內的溫度高達15，000開爾文左右，壓力超過1000巴（地球在海平面的表面壓力約為1巴）。反應時間如此之短，周圍材料不受影響。

研究人員試驗了一種用於新增劑製造的聚合物，稱為聚二甲基矽氧烷（PDMS）。他們使用感測器生成超聲場，該超聲場穿過建築材料的外殼，凝固目標液體樹脂，並將其沉積在平臺或其他先前凝固的物體上。感測器沿著預定的路徑移動，最終逐畫素建立所需的產品。可以透過調整超聲波頻率的持續時間和所用材料的粘度來操作微觀結構的引數。

多功能和具體

作者認為，DSP的多功能性將使依賴高度特定和精密裝置的行業受益。例如，聚合物PDMS廣泛應用於微流體行業，製造商需要受控環境（潔淨室）和複雜的光刻技術來製造醫療裝置和生物感測器。

航空航天工程和維修也可以從DSP中受益，因為超聲波穿透金屬外殼等不透明表面。這可以允許維修人員維修位於飛機機身深處的部件，這些部件將無法使用依賴光啟用反應的列印技術。DSP甚至可以為人類和其他動物提供遠端體內列印的醫療應用。

Packirisamy說，我們證明我們可以列印多種材料，包括聚合物和陶瓷。接下來，我們將嘗試聚合物-金屬複合材料，最終我們希望使用這種方法列印金屬。

該研究得到了ALIGO INNOVATION、Concordia和魁北克自然與技術基金會（FRQNT）的資助。