En lugar de tirar las botas rotas o los juguetes rotos, ¿por qué no dejar que se arreglen solos? Los investigadores de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la Universidad del Sur de California han desarrollado materiales de goma impresos en 3D que pueden hacer exactamente eso.
El profesor asistente Qiming Wang trabaja en el mundo de los materiales impresos en 3D, creando nuevas funciones para una variedad de propósitos, desde electrónica flexible hasta control de sonido. Ahora, trabajando con los estudiantes de Viterbi Kunhao Yu, An Xin y Haixu Du, y la Universidad deEl profesor asistente de Connecticut, Ying Li, han fabricado un nuevo material que puede fabricarse rápidamente y que puede repararse solo si se fractura o se perfora.Este material podría cambiar el juego para industrias como el calzado, los neumáticos, la robótica blanda e incluso la electrónica., disminuyendo el tiempo de fabricación al tiempo que aumenta la durabilidad y la longevidad del producto.
El material se fabrica utilizando un método de impresión 3D que utiliza fotopolimerización. Este proceso utiliza luz para solidificar una resina líquida en la forma o geometría deseada. Para que sea autocurable, tuvieron que sumergirse un poco más en la química detrás delmaterial.
La fotopolimerización se logra a través de una reacción con cierto grupo químico llamado tioles. Al agregar un oxidante a la ecuación, los tioles se transforman en otro grupo llamado disulfuros. Es el grupo disulfuro que puede reformarse cuando se rompe, lo que lleva acapacidad de curación: encontrar la proporción correcta entre estos dos grupos fue la clave para desbloquear las propiedades únicas de los materiales.
"Cuando aumentamos gradualmente el oxidante, el comportamiento de autocuración se vuelve más fuerte, pero el comportamiento de fotopolimerización se debilita", explicó Wang. "Hay competencia entre estos dos comportamientos. Y finalmente encontramos la relación que puede permitir tanto el auto alto-cicatrización y fotopolimerización relativamente rápida "
En solo 5 segundos, pueden imprimir un cuadrado de 17.5 milímetros, completando objetos enteros en aproximadamente 20 minutos que pueden repararse en solo unas pocas horas. En su estudio, publicado en Materiales de NPG Asia , demuestran la capacidad de su material en una gama de productos, que incluyen una zapata, un robot blando, un compuesto multifásico y un sensor electrónico.
Después de reducirlos a la mitad, en solo dos horas a 60 grados Celsius cuatro para la electrónica debido al carbono utilizado para transmitir electricidad se curaron por completo, conservando su fuerza y función. El tiempo de reparación se puede disminuir simplemente elevando eltemperatura.
"Demostramos que a diferentes temperaturas, desde 40 grados Celsius hasta 60 grados Celsius, el material puede curarse hasta casi el 100 por ciento", dijo Yu, quien fue el primer autor del estudio y está estudiando ingeniería estructural ".Al cambiar la temperatura, podemos manipular la velocidad de curación, incluso a temperatura ambiente, el material aún puede curarse por sí mismo "
Después de conquistar materiales blandos imprimibles en 3D, ahora están trabajando para desarrollar diferentes materiales autocurables a lo largo de una gama de rigideces, desde el caucho blando actual hasta los plásticos duros rígidos. Estos podrían usarse para piezas de vehículos, materiales compuestos,e incluso armadura corporal.
Este estudio fue publicado el 1 de febrero y financiado por el Programa de Jóvenes Investigadores de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea FA9550-18-1-0192 y la Fundación Nacional de Ciencias CMMI-1762567.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad del Sur de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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