Физики напечатали на 3D-принтере рождественскую ёлку изо льда

Команда физиков из Института физики Амстердамского университета создала на 3D-принтере рождественскую ёлку, полностью состоящую изо льда. Исследователи Менно Деммени, Стефан Куй и Даниэль Бонн не использовали технологий заморозки или холодильного оборудования — только воду и вакуум. На ускоренных видео видно, как печатается ёлка и как она тает, когда вакуумный насос отключают. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv.

Автор: University of Amsterdam

Секрет создания дерева заключается в так называемом испарительном охлаждении. Это тот же принцип, который млекопитающие используют для регуляции температуры тела.

В вакуумной камере с низким давлением вода быстро испаряется при комнатной температуре. При испарении каждая молекула воды уносит с собой небольшое количество тепла, из-за чего оставшаяся вода становится всё холоднее и в итоге охлаждается ниже 0°C. В этот момент вода остаётся жидкой, но переохлаждённой. Как только ультратонкая струя (толщиной примерно с человеческий волос — 16 микрометров) попадает на уже сформированный слой льда, она мгновенно замерзает.

Сложное ледяное украшение

Слой за слоем создаётся сложная ледяная скульптура — с ветвями и деталями. Опорный материал не требуется, и нет отходов. Эта 8-сантиметровая ёлка была изготовлена за 26 минут. А когда вакуумный насос выключают, всё аккуратно тает, превращаясь обратно в чистую воду.

Тот же процесс работает и для других форм: конусов, колонн и даже нависающих структур без опоры. Этот метод — не просто забавный способ создавать ледяные украшения в рождественский сезон. Его научная ценность заключается в наглядности. Через прозрачную вакуумную камеру в реальном времени можно наблюдать фазовые переходы, теплопередачу и роль давления.

Практическое применение

Более того, исследователи утверждают, что у техники есть практическое применение: она открывает двери для биологии (чистые ледяные структуры как каркас для тканей) и микрофлюидики (формирование сложных каналов путём вытаивания льда). А на Марсе? Там холодно, а атмосфера разрежена — идеальные условия для использования той же техники для строительства структур из местной воды.

Больше информации: Menno Demmenie et al, An Ice Christmas Tree: Fast Three-Dimensional Printing of Ice Structures via Evaporative Cooling in Vacuum, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2512.14580

Источник: University of Amsterdam

ИИ: В 2025 году подобные исследования показывают, как фундаментальные физические принципы могут быть использованы для создания изящных и экологичных технологий будущего, от медицины до освоения других планет.