Технологии древних китайских плотников вдохновили на разработку микроструктур из керамики.

Сохранение сложности структуры, точности размеров и целостности микрочастиц традиционными методами представляет собой значительную задачу, что является необходимым для современного производства в микроэлектронике, медицине и фармацевтике. Группа исследователей из Наньянского технологического университета (Сингапур) решила усовершенствовать этот процесс, выбрав, во-первых, материал, обладающий исключительной твердостью и устойчивостью к высокотемпературным и химическим воздействиям, а во-вторых — инновационный метод соединения.

Основой для их работы стала керамика, из которой химики синтезировали частицы в микрофлюидном реакторе. Каждая из этих частиц была спроектирована таким образом, чтобы точно соответствовать соседней. Принцип первой технологии напоминает соединение шип-паз, которое использовали плотники в Древнем Китае для надежной сборки домов и мебели без применения гвоздей. Этот простой и проверенный метод до сих пор используется при укладке паркета.

Совмещение выпуклых и соответствующих им вогнутых деталей надежно соединяло деревянные конструкции любых форм, даже в виде лепестков. В исследовании применялись такие формы в поперечном сечении, как десятизубчатые шестерни, треугольники, шестиугольники и трапеции.

Второй метод, использованный учеными из Сингапура, основан на концепции «скользящей сборки», что подразумевает стыковку микрочастиц единой формы (квадратной или звездообразной), аналогично китайской головоломке танграм. Эта головоломка обычно состоит из семи плоских геометрических фигур, или танов, которые складываются определенным образом для формирования более сложной фигуры. Оба метода продемонстрировали исключительную эффективность, обеспечивая сохранение и точность формы микроструктур при диаметре (200 микрометров), что немного больше диаметра человеческого волоса (до 80 микрометров).

Используемые методы позволят в десять раз ускорить производство микрочастиц и улучшить контроль их параметров. Такой подход также снизит затраты, так как не требует использования громоздкого и дорогостоящего оборудования.

Результаты эксперимента опубликованы в статье, размещенной в журнале Nature Communications.