IT 之家 12 月 18 日消息,科技媒体 Ars Technica 今天(12 月 18 日)发布博文,报道称阿姆斯特丹大学的物理学家近日仅利用蒸发冷却原理,在无需任何外部冷冻设备的情况下,成功 3D 打印出一棵高 8 厘米的微型冰制圣诞树。

这项发明的核心突破在于,它完全摆脱了传统的制冷设备或低温基底,仅依靠一个喷嘴和一个真空腔体就完成了制作。根据团队在物理学预印本网站 arXiv 上发布的论文,这项低成本技术的秘密武器是 " 蒸发冷却 ",一种利用物理相变自然降温的古老原理。
蒸发冷却听起来高深,实则广泛存在于自然界与日常生活中。其核心机制在于,当液体转化为气体时会吸收并带走大量热量。在实验中,研究人员将水射入真空腔体,由于真空中气压极低,水分子会加速蒸发。
那些 " 较热 " 的高能原子像蒸汽一样从磁阱中 " 跳出 ",留下的液体温度随之急剧下降并在瞬间冻结,打印机的运动控制系统引导水流逐层堆叠,最终在非冷冻环境下构建出复杂的几何冰结构。
为了让大众理解这一原理,科学家列举了多个生活场景。这种冷却机制不仅是哺乳动物调节体温的方式,也是热咖啡冒出蒸汽变凉的原因,甚至参与了 " 酒泪 "(挂杯)现象的形成。
更有趣的是,它还是烧烤爱好者噩梦," 烤肉停滞期(The Stall)" 的罪魁祸首。IT 之家注:当大块肉类(如猪肩肉)内部温度达到约 76 ℃ 时,肉排出的水分开始剧烈蒸发,由此产生的冷却效应抵消了烤炉的热量,导致升温停滞。聪明的烧烤师通常会用锡纸包裹肉块来阻断蒸发,从而突破这一瓶颈。


烤肉停滞期(The Stall)升温变化图,图源:Greg Blonder 论文
值得一提的是,这项技术的诞生纯属偶然。研究团队最初的目标并非打印冰块,而是试图通过在真空中喷水来消除空气阻力,以研究流体动力学。然而,他们意外发现喷出的水柱在真空中会自动构建精细的冰结构。
这一发现打破了以往冰打印必须依赖低温环境的限制,研究人员随即调整方向,利用运动控制系统引导水流,最终实现了 " 按需构建几何形状 ",将这一意外转化为首个基于蒸发冷却原理的 3D 打印技术。


登录后才可以发布评论哦
打开小程序可以发布评论哦