阿姆斯特丹大学的物理学家团队近日取得一项突破性成果：他们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。这一技术完全摆脱了传统制冷设备或低温基底的依赖，仅通过一个喷嘴和一个真空腔体便完成了整个制作过程。
根据团队在物理学预印本网站arXiv上发布的论文，这项低成本技术的核心在于“蒸发冷却”——一种利用物理相变自然降温的古老原理。当液体转化为气体时，会吸收并带走大量热量，这一过程在实验中得到了巧妙应用。研究人员将水射入真空腔体后，由于气压极低，水分子加速蒸发，导致“较热”的高能原子以蒸汽形式从腔体中逸出，剩余液体的温度随之急剧下降并瞬间冻结。打印机的运动控制系统则引导水流逐层堆叠，最终在非冷冻环境下构建出复杂的几何冰结构。
为了帮助公众理解这一原理，科学家列举了多个生活场景。例如，哺乳动物通过汗液蒸发调节体温，热咖啡冒出的蒸汽使其变凉，甚至葡萄酒杯壁上的“酒泪”现象也与蒸发冷却有关。更有趣的是，这一原理还是烧烤爱好者熟悉的“烤肉停滞期”的罪魁祸首：当大块肉类内部温度达到约76℃时，排出的水分剧烈蒸发产生的冷却效应会抵消烤炉的热量，导致升温停滞。烧烤师常用锡纸包裹肉块来阻断蒸发，从而突破这一瓶颈。
这项技术的诞生颇具戏剧性。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形成精细的冰结构。这一发现打破了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”，将意外转化为首个基于蒸发冷却原理的3D打印技术。
该成果不仅为低温制造领域提供了新思路，还展示了科学探索中偶然发现与主动创新的结合。通过重新利用自然现象，研究团队以极低的成本实现了传统技术难以达成的目标，为未来更多创新应用奠定了基础。
