全球首创：将“烤肉原理”应用于3D打印，实现无冷冻源真空冰雕

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。