En lugar de tirar las botas rotas o los juguetes rotos, ¿Por qué no dejar que se arreglen ellos mismos? Investigadores de la Escuela de Ingeniería de Viterbi de la Universidad del Sur de California han desarrollado materiales de caucho impresos en 3D que pueden hacer precisamente eso.

El profesor asistente Qiming Wang trabaja en el mundo de los materiales impresos en 3-D, 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 el profesor asistente de la Universidad de Connecticut, Ying Li, han hecho un nuevo material que se puede fabricar rápidamente y es capaz de repararse a sí mismo si se fractura o perfora. Este material podría cambiar las reglas del juego para industrias como el calzado, llantas, robótica blanda, e incluso electrónica, disminuyendo el tiempo de fabricación al tiempo que aumenta la durabilidad y longevidad del producto.

El material se fabrica mediante un método de impresión 3-D que utiliza fotopolimerización. Este proceso usa luz para solidificar una resina líquida en una forma o geometría deseada. Para hacerlo autocurable, tuvieron que sumergirse un poco más en la química detrás del material.

La fotopolimerización se logra mediante una reacción con un determinado grupo químico llamado tioles. Al agregar un oxidante a la ecuación, los tioles se transforman en otro grupo llamado disulfuros. Es el grupo disulfuro el que puede reformarse cuando se rompe, que conduce a la capacidad de autocuración. 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." Existe una competencia entre estos dos comportamientos. Y, finalmente, encontramos la proporción que puede permitir una alta autocuración y una fotopolimerización relativamente rápida ".

En solo 5 segundos, pueden imprimir un cuadrado de 17,5 milímetros, completando objetos completos en unos 20 minutos que pueden repararse solos en unas pocas horas. En su estudio, publicado en Materiales de NPG Asia , Demuestran la capacidad de su material en una variedad de productos, incluyendo una almohadilla para zapatos, un robot blando, un compuesto multifásico, y un sensor electrónico.

Después de cortarse por la mitad, en solo dos horas a 60 grados Celsius (cuatro para la electrónica debido al carbono utilizado para transmitir la electricidad) se curaron por completo, conservando su fuerza y ​​función. El tiempo de reparación se puede reducir simplemente aumentando la temperatura.

"De hecho, mostramos que bajo diferentes temperaturas, de 40 grados Celsius a 60 grados Celsius, el material puede curarse casi al 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 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, de la goma blanda actual, a plásticos rígidos duros. Estos podrían usarse para piezas de vehículos, materiales compuestos, e incluso chalecos antibalas.