Los robots blandos y los implantes biomédicos que se reconfiguran a pedido están más cerca de la realidad con una nueva forma de imprimir materiales que cambian de forma.
Rafael Verduzco y el estudiante graduado Morgan Barnes de la Escuela de Ingeniería Brown de Rice desarrollaron un método para imprimir objetos que pueden manipularse para tomar formas alternativas cuando se exponen a cambios de temperatura, corriente eléctrica o estrés.
Los investigadores piensan en esto como impresión 4D reactiva. Su trabajo aparece en la revista American Chemical Society Materiales e interfaces aplicados por ACS .
Primero informaron de su capacidad para hacer estructuras de transformación en un molde en 2018. Pero usar la misma química para imprimir en 3D estructuras limitadas a formas que se encontraban en el mismo plano. Eso significaba que no se podían programar protuberancias u otras curvaturas complejas como alternativasforma.
Superar esa limitación para desacoplar el proceso de impresión de la conformación es un paso significativo hacia materiales más útiles, dijo Verduzco.
"Estos materiales, una vez fabricados, cambiarán de forma autónoma", dijo Verduzco. "Necesitábamos un método para controlar y definir este cambio de forma. Nuestra idea simple era usar múltiples reacciones en secuencia para imprimir el material y luego dictar cómocambiaría de forma. En lugar de tratar de hacer todo esto en un solo paso, nuestro enfoque brinda más flexibilidad para controlar las formas iniciales y finales y también nos permite imprimir estructuras complejas ".
El desafío del laboratorio fue crear una "tinta" de polímero de cristal líquido que incorpore conjuntos mutuamente excluyentes de enlaces químicos entre las moléculas. Uno establece la forma original impresa y el otro puede establecerse manipulando físicamente el material impreso y secado.Curar la forma alternativa bajo bloqueos de luz ultravioleta en esos enlaces.
Una vez que se configuran las dos formas programadas, el material puede transformarse de un lado a otro cuando, por ejemplo, se calienta o enfría.
Los investigadores tuvieron que encontrar una mezcla de polímeros que pudiera imprimirse en un baño de catalizador y aún así mantener su forma programada original.
"Hubo muchos parámetros que tuvimos que optimizar, desde los solventes y el catalizador utilizados, hasta el grado de hinchamiento y la fórmula de la tinta, para permitir que la tinta se solidifique lo suficientemente rápido como para imprimir sin inhibir la activación de la forma final deseada", Dijo Barnes.
Una limitación restante del proceso es la capacidad de imprimir estructuras no compatibles, como columnas. Para hacerlo, se requeriría una solución que gelifique lo suficiente como para mantenerse durante la impresión, dijo. Obtener esa capacidad permitirá a los investigadores imprimir mucho más complejocombinaciones de formas.
"El trabajo futuro optimizará aún más la fórmula de impresión y utilizará técnicas de impresión asistida por andamios para crear actuadores que hagan la transición entre dos formas complejas diferentes", dijo Barnes. "Esto abre la puerta a imprimir robótica suave que podría nadar como una medusa, saltarcomo un grillo o transportar líquidos como el corazón "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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