भौतिकविदों ने निर्वात में वाष्पीकरणीय शीतलन से शुद्ध बर्फ की 3डी संरचनाएं मुद्रित कीं

एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय के भौतिकी संस्थान के वैज्ञानिकों ने दिसंबर 2025 में एक ऐसी तकनीक का प्रदर्शन किया है जो पूरी तरह से शुद्ध बर्फ से जटिल त्रि-आयामी (3डी) मॉडल बनाने में सक्षम है। यह विधि किसी भी बाहरी प्रशीतन, क्रायोजेनिक्स, या ठंडी सतहों की आवश्यकता को समाप्त करती है, क्योंकि यह पूरी तरह से निर्वात कक्ष के भीतर प्राकृतिक वाष्पीकरणीय शीतलन के ऊष्मागतिकी सिद्धांतों पर निर्भर करती है। यह नवीन दृष्टिकोण पारंपरिक बर्फ मुद्रण विधियों से भिन्न है, जो अक्सर तरल नाइट्रोजन या हीलियम जैसे महंगे क्रायोजेनिक बुनियादी ढांचे पर निर्भर करती थीं।

इस अवधारणा के प्रमाण के रूप में, शोधकर्ताओं ने लगभग 26 मिनट की अवधि में 8 सेंटीमीटर ऊंचे क्रिसमस ट्री के बर्फ के मॉडल को सफलतापूर्वक 3डी प्रिंट किया। यह निष्कर्ष मेननो डेमेनी, स्टीफन कूइज और डेनियल बॉन द्वारा लिखे गए एक arXiv प्रीप्रिंट में प्रलेखित किया गया था, जो इस प्रक्रिया की सटीकता और गति को दर्शाता है। इस तकनीक में एक अल्ट्रा-लो-प्रेशर निर्वात वातावरण में पानी की एक महीन धारा को बाहर निकालना शामिल है, जहाँ कम परिवेशी दबाव पानी के तेजी से वाष्पीकरण को प्रेरित करता है।

यह तीव्र वाष्पीकरण गुप्त ऊष्मा को खींचता है, जिससे शेष पानी 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे अतिशीतित तरल अवस्था में पहुँच जाता है। जब यह अतिशीतित जेट सब्सट्रेट या पहले से मौजूद बर्फ की परत से टकराता है, तो यह लगभग तुरंत जम जाता है, जिससे जटिल आकृतियों का स्थिर, परत-दर-परत निर्माण संभव हो जाता है। यह प्रक्रिया अन्य विधियों में देखी जाने वाली पानी की बूंदों के छिटकने या धुंधलापन को प्रभावी ढंग से रोकती है, जिससे उच्च-निष्ठा वाली मुद्रण क्षमता प्राप्त होती है।

शोधकर्ताओं ने क्रिसमस ट्री के अलावा शंकु, ऊर्ध्वाधर स्तंभों और मुक्त-खड़े ज़िगज़ैग संरचनाओं जैसी अन्य जटिल ज्यामितियों का भी प्रदर्शन किया है। यह विधि केवल पानी और एक निर्वात पंप का उपयोग करती है, और जब निर्वात पंप बंद कर दिया जाता है, तो संरचना नियंत्रित तरीके से साफ पानी में पिघल जाती है, जिससे कोई अवशेष नहीं बचता है। शोधकर्ता इस सरल और लागत प्रभावी पद्धति के लिए कई व्यावहारिक अनुप्रयोगों का सुझाव देते हैं, विशेष रूप से जीव विज्ञान में ऊतक इंजीनियरिंग मचान के निर्माण के लिए, जहाँ सामग्री की शुद्धता महत्वपूर्ण है।

इसके अतिरिक्त, यह इंजीनियरिंग में माइक्रोफ्लुइडिक चैनलों के निर्माण के लिए उपयोगी हो सकता है, जहाँ बर्फ को बाद में पिघलाकर कस्टम द्रव नेटवर्क बनाए जा सकते हैं। यह विधि मौलिक ऊष्मागतिक सिद्धांतों जैसे गुप्त ऊष्मा, वाष्पीकरणीय शीतलन और दबाव-निर्भर चरण संक्रमणों का प्रत्यक्ष दृश्य प्रदर्शन भी प्रदान करती है, जो इसे शैक्षिक उद्देश्यों के लिए एक शक्तिशाली उपकरण बनाती है। एक और आकर्षक पहलू यह है कि कम दबाव की आवश्यकता मंगल ग्रह पर भी पूरी होती है, जो स्थानीय जल स्रोतों का उपयोग करके ऑन-साइट बर्फ मुद्रण की क्षमता खोलती है। मंगल ग्रह का सतही दबाव लगभग 6 मिलीबार है, जो इस निर्वात प्रिंटर की परिचालन सीमा के भीतर आता है, जिससे भविष्य के अंतरिक्ष अभियानों के लिए एक महत्वपूर्ण संभावना बनती है।