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Fisici dell'Università di Amsterdam hanno compiuto una scoperta sorprendente: un metodo incredibilmente semplice per la stampa 3D di modelli in ghiaccio puro, senza la necessità di attrezzature di refrigerazione, criogenia o substrati raffreddati. Il segreto risiede nella fisica dell' raffreddamento naturale dell'acqua durante l'evaporazione sotto vuoto. Per dimostrare la validità del concetto, hanno stampato un modello di albero di Natale in ghiaccio alto 8 cm, unendo la magia della scienza e delle festività.
Il processo di stampa avviene in una camera a vuoto e si basa sul principio del raffreddamento evaporativo, il che lo rende semplice ed economico. La ricerca è stata presentata in un pre-print sul sito arXiv e nel blog Nature.
L'innovazione è nata quasi per caso: gli scienziati stavano sperimentando la nebulizzazione di acqua sotto vuoto per ridurre la resistenza dell'aria e si sono imbattuti nella cristallizzazione istantanea dell'acqua a contatto anche con un substrato caldo. Il dispositivo utilizza un sottile getto d'acqua che viene erogato attraverso un ugello. In condizioni di bassa pressione, le molecole sulla superficie del substrato e del modello evaporano rapidamente, portando via il calore. Grazie all'elevato rapporto tra la superficie dell'acqua e il suo volume a contatto con la superficie, il getto si raffredda di decine di gradi in frazioni di secondo. In questo modo, quando tocca il substrato o lo strato precedente del modello, l'acqua si congela istantaneamente, consentendo la formazione di strutture complesse strato dopo strato, senza schizzi o sbavature.
La stampa del modello dell'albero di Natale è diventata un esempio lampante delle potenzialità della tecnologia: il modello viene stampato strato dopo strato durante il movimento programmato dell'ugello e, quando la pompa viene spenta e il vuoto viene a mancare, si scioglie completamente, senza lasciare rifiuti se non una pozzanghera di acqua pulita.
Ma le applicazioni di questa scoperta vanno ben oltre la semplice creazione di sculture di ghiaccio. In biologia, i modelli di ghiaccio potrebbero servire come impalcature per la crescita di organi, aprendo nuove strade per la medicina rigenerativa. In ingegneria, potrebbero essere utilizzati per creare modelli con microcanali per il flusso di liquidi, utili per la progettazione di dispositivi microfluidici. E persino nello spazio questa tecnologia potrebbe trovare impiego, ad esempio per la stampa di strutture su Marte utilizzando l'acqua locale, senza la necessità di ingombranti attrezzature criogeniche, poiché lì sono già presenti un'atmosfera rarefatta e una bassa pressione.
Questa scoperta rappresenta un passo avanti significativo nel campo della stampa 3D e apre nuove prospettive per la ricerca scientifica e l'innovazione tecnologica. La semplicità e l'economicità del metodo lo rendono accessibile a un'ampia gamma di applicazioni, dalla creazione di modelli complessi alla fabbricazione di dispositivi medici e alla costruzione di habitat spaziali. Il futuro della stampa 3D, letteralmente, si fa sempre più freddo!
