Inny wymiar druku

Znaną z druku atramentowego technologię precyzyjnego natryskiwania kropli próbuje się wykorzystać do budowy układów elektronicznych, w medycynie, a nawet gastronomii.

Znaną z druku atramentowego technologię precyzyjnego natryskiwania kropli próbuje się wykorzystać do budowy układów elektronicznych, w medycynie, a nawet gastronomii.

Technologiczne nowinki są nie tylko dziełem naukowców i wielkich korporacji. Homaru Cantu, szef restauracji "Moto" w Chicago, używa drukarki Canon i560 nie tylko do drukowania jadłospisów.

CMYK słodko-kwaśny

Zamiast zwykłego, używa "jadalnego" papieru zrobionego ze skrobi. Miejsce standardowych atramentów z palety CMYK zajęły pojemniki wypełnione jadalnymi roztworami. Tak się składa, że smaki, które rozróżnia nasz język, są także cztery. Roztwór słodki, kwaśny, gorzki i słony zastąpiły barwniki cyjan, magenta, żółty i czarny. Cantu używa kombinacji złożonych z tych czterech smaków na jadalnym papierze do tworzenia niespotykanych potraw. Można spróbować pieczonej mapy Alaski albo pożywić się maki sushi, zawiniętym w jadalny papier zamiast wodorostów.

Pierwszą eksperymentalną potrawą Homaru był papier przyprawiony w taki sposób, aby smakował jak słodka bułka. Podawał go do rozmaitych hot dogów. Udany eksperyment zachęcił go do ambitniejszych prób. Jego marzeniem jest mobilna drukarka wyposażona w cztery jadalne atramenty, za pomocą której można pobrać z Internetu jedną z tysięcy receptur i wydrukować w postaci dania. "Jeśli masz łączność satelitarną z Francją, dlaczego nie wydrukować tamtejszego wina", żartuje.

Teoretycznie z czterech smaków, tak jak z czterech kolorów podstawowych, powinno dać się złożyć nawet najbardziej wymyślną kompozycję. W praktyce synteza pożądanego smaku nie jest prosta. Z recepturami bardziej skomplikowanymi, w rodzaju różnych smaków dziczyzny, Cantu radzi sobie zwykle po kilku godzinach próbowania. Jednak sama receptura nie wystarczy. Homaru wspomaga ją swego rodzaju iluzją, stwarza odpowiedni nastrój i wyjaśnia gościom, jakiego smaku mogą się spodziewać. Twierdzi, że odpowiednia sugestia czyni cuda, być może ma nawet większy udział w powodzeniu jego eksperymentu niż ściśle zrealizowana receptura.

Nieco skóry

Syntetyczne potrawy na jadalnym papierze są żartem w porównaniu z zamiarami naukowców drukowania żywych tkanek i organów do transplantacji. W jednym z tego typu projektów przewiduje się użycie odpowiednio przystosowanej drukarki do wytworzenia sztucznej skóry do przeszczepów. Współpracujący ze sobą Thomas Boland, doktor z uniwersytetu Clemson w Północnej Karolinie i Anthony Atalia z wydziału medycznego uniwersytetu Wake Forest w Karolinie Południowej mają nadzieję na opracowanie "biologicznego atramentu", z którego powstawałaby tkanka skóry z przeznaczeniem do przeszczepienia na oparzone części ciała.

Jeżeli tworzenie tkanki w ten sposób okazałoby się możliwe, następnym etapem mogłoby być drukowanie w podobny sposób większych organów. Zespół badaczy kierowany przez biofizyka Gabora Forgacsa z uniwersytetu Missouri-Columbia poszukuje takiej możliwości. Drukarka ma nanosić kolejne warstwy biologicznego atramentu na podłoże żelowe. W lutym zespół zakomunikował, że uzyskane w ten sposób komórki wykazują pewne cechy samoorganizacji, niezbędnej do wykonania następnego kroku w kierunku budowy większych organicznych modułów, które można by wykorzystać do testowania leków, a nawet tworzenia kompletnych organów gotowych do transplantacji.

Starych nie wyrzucać

Zdaniem Władimira Mironowa, szefa samodzielnego laboratorium inżynierii tkankowej na uniwersytecie medycznym Południowej Karoliny, najlepsze są drukarki dziesięcioletnie. Mironow używa drukarek Canona i Hewlett-Packarda do wystrzeliwania protein zamiast atramentu. Rolę papieru odgrywa specjalny żel, na którym utrwala się struktura tkankowa. Starsze drukarki mają wystarczająco szerokie dysze, aby nie uszkadzać delikatnych komórek. Wykorzystanie starych drukarek do tak zbożnego celu jest najlepszym, co może je spotkać.

Badania nad "drukowaniem skóry" są jeszcze w powijakach. Ich celem jest zastąpienie aktualnych metod leczenia i poprawiania urody za pomocą przeszczepów skóry. Powodem niezadowolenia lekarzy są częste komplikacje pooperacyjne. Na przykład ofiarom oparzeń przeszczepia się skórę pochodzącą ze zdrowych części ich ciała albo sztuczną tkankę wyhodowaną w laboratorium. Powodem komplikacji może być odrzucenie przeszczepu, jeśli niedokładnie zastępuje oryginał. Przeszczepiona skóra ma często inne własności elastyczne, może się naciągać, co powoduje dyskomfort i swędzenie.

Anthony Atala twierdzi, że skóra nakładana w miniaturowych porcjach za pomocą dysz drukarek może lepiej przylegać do sąsiedniej zdrowej tkanki. Może też składać się z komórek prawdziwej skóry, co ułatwia przyjęcie się przeszczepu. Za pomocą drukarki rozprowadza się tkankę bardziej wydajnie. "Otrzymujemy skórę lepszej jakości, która pokrywa większą powierzchnię", podsumowuje Atala.

Jak to często bywa, na pomysł wykorzystania drukarki do nanoszenia skóry wpadł Boland przypadkiem. Zniechęcony nieudanymi badaniami, pilnując studentów w czasie kolokwium dostrzegł nieużywane urządzenie. Według Atali i Bolanda, nowa technologia może być wprowadzona do klinik za kilka lat. Przyda się w leczeniu ofiar wypadków, oparzeń i innych ubytków skóry. W miarę sukcesów naukowcy mają nadzieję powiększać asortyment drukowanych organów, myślą nawet o częściach ciała. Poza transplantacjami i testowaniem leków nowa technologia z pewnością znajdzie zastosowanie w operacjach plastycznych.

Organiczne światło

Od kilku lat mówi się, że urządzenia w technologii OLED (Organic Light Emitting diode) wkrótce wyprą z rynku wyświetlacze LCD i ekrany plazmowe. Ma to nastąpić w całym zakresie rozmiarów, od wielkich telewizorów przez monitory komputerowe na telefonach komórkowych kończąc. OLED-y mają pobić konkurencję jakością obrazu. W tego rodzaju ekranach wykorzystuje się materiał bezpośrednio emitujący światło dzięki efektowi elektroluminescencji, inaczej świecenia materiału pod wpływem przepływającego prądu, niczym żarówka mikroskopijnych rozmiarów.

Z wykorzystania bezpośredniego źródła światła wynika wiele korzyści. Jedną z nich jest mniejsze zapotrzebowanie na energię i mniejsza masa. Stosuje się diody świecące bardzo czystym światłem, dlatego obraz jest bogaty w kolory nasycone, jasny, wyraźny i odświeża się dużo szybciej. Nie ma problemów z ograniczaniem kąta widzenia, który wynosi 165 stopni. Najlepsze OLED-y powinny wyświetlać cztery razy więcej kolorów od ekranów LCD, więc różne stopnie czerni nie będą się zlewać w jedną plamę. Jak widać, nowe możliwości najbardziej spodobają się wideomaniakom i graczom.

Jednak problemy z nową technologią rozwiązywane są wolniej, niż się spodziewano, a jednocześnie szybki ostatnio postęp w konstrukcjach LCD spowodował, że zapowiedziana zmiana warty nastąpi później niż planowano. Do tej pory zalety nowych ekranów poznali właściciele luksusowych telefonów komórkowych i najdroższych kamer.

Obecnie jednym z największych problemów nowej technologii jest uzyskanie konkurencyjnie długiej żywotności. Materiały organiczne opracowane do tej pory mogą świecić przez kilka tysięcy godzin. Wydaje się to wystarczająco długo, ale po przeliczeniu na dni, miesiące i lata otrzymana liczba imponuje w mniejszym stopniu. Seiko Epson wierzy, że graniczny czas świecenia, od którego osiągnięcia technologia OLED zacznie eliminować konkurencję, wynosi kilkadziesiąt tysięcy godzin.

Świetlisty atrament

Metoda produkowania wyświetlaczy nowego typu opiera się na modyfikacji technologii znanej z drukarek atramentowych. Seiko Epson ma w tej dziedzinie duże możliwości i doświadczenie. Najpierw tworzy się szklane podłoże, które będzie podstawą wyświetlacza. Za pomocą techniki litograficznej zaznacza się zagłębienia przeznaczone do wypełnienia polimerem. Następnie wykorzystuje się głowicę drukarki atramentowej do umieszczenia precyzyjnie w zaznaczonym miejscu dokładnie odmierzonej ilości atramentu z polimerem emitującym światło (LEP, Light Emitting Polimer). Z trzech różnokolorowych kropli o średnicy 40 mikrometrów powstaje jeden piksel 128-mikrometrowy. Aby uzyskać gradację intensywności, łączy się takie mikropiksele w większe klastry. Taki klaster logicznie odpowiada jednemu pikselowi na ekranie kineskopu. W zależności od potrzeb świeci mniejsza lub większa jego część. W ten sposób na prototypowym ekranie 40-calowym uzyskuje się ponad 260 tysięcy kolorów w rozdzielczości 1280x768 pikseli, a właściwie klastrów na cal.

Firma wybrała luminofor w postaci polimeru, bo się łatwo rozpuszcza. Ta własność umożliwia dostarczenie materiału w odpowiednie miejsce w stanie ciekłym w taki sam sposób, w jaki barwnik dociera na powierzchnię papieru w drukarce atramentowej. Epson w swej technologii wykorzystuje następny zbieg okoliczności. Jak wiadomo, w drukarkach wykorzystuje się efekt piezoelektryczny. Pod wpływem prądu kurczy się materiał, zmniejsza się objętość komory z niego zbudowanej, co powoduje wypchnięcie kropli cieczy na zewnątrz. Nie można stosować konkurencyjnej technologii termicznej, bo w wysokiej temperaturze, która towarzyszy wystrzeleniu kropli, polimer zostałby uszkodzony.

Jak twierdzi Shoichi Iino, szef oddziału zajmującego się rozwojem technologii OLED w Epsonie, głowica wykorzystywana do tej pracy jest bardzo podobna do montowanych w popularnych drukarkach, chociaż zapewnia nieco większą precyzję odmierzania strumienia atramentu. Według niego, nowa technologia ma potencjał wystarczający do wyeliminowania konkurencji ciekłokrystalicznej i plazmowej. Po udanych początkach w rozmiarach najmniejszych, Seiko Epson szykuje się do ataku na segment wyświetlaczy 10-40-calowych, do tej pory zdominowany przez monitory kineskopowe i ciekłokrystaliczne. Jeśli w telefonach komórkowych najważniejszą zaletą było małe zużycie energii, to w ekranach większych rozmiarów, wykorzystywanych często do oglądania filmów, wychodzą na plan pierwszy inne zalety nowej technologii: dobra jakość i mała bezwładność obrazu. Pozostaje problem wysokiej ceny, z którym Seiko Epson przy pomocy wielu współpracujących firm obiecuje poradzić sobie w ciągu trzech lat.


Zobacz również