En años recientes, La impresión 3D ha abierto nuevas e interesantes posibilidades para la producción a gran escala de componentes electrónicos, así como de una variedad de otros objetos. Para tal fin, equipos de investigación de todo el mundo han intentado crear materiales y estructuras que puedan cambiar de forma fácilmente, ya que estos podrían ser particularmente útiles para aplicaciones de impresión 3D.

Aunque muchos de los materiales programables y que cambian de forma desarrollados hasta ahora han demostrado ser prometedores para la impresión 3D, a menudo no son mecánicamente robustos. Esto los hace poco ideales para imprimir objetos que sean resistentes a mucho peso o tensión.

Para superar esta limitación, investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia, La Universidad de Pekín y el Instituto de Tecnología de Pekín han propuesto recientemente un nuevo sistema de material de transformación de forma que también es mecánicamente robusto. Este nuevo material, creado a través de la volatilización de un componente volátil que no ha reaccionado completamente, fue presentado en un artículo publicado en Interfaces y materiales aplicados ACS . Los autores principales de este artículo son Qiang Zhang y Xiao Kuang.

"En nuestros trabajos anteriores, utilizamos la impresión de procesamiento de luz digital en escala de grises (gDLP) para crear estructuras que cambian de forma e impresión de inyección de tinta para realizar una impresión 4-D directa, "Jerry Qi, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo a TechXplore. "Sin embargo, descubrimos que la impresión 4-D de Las estructuras mecánicamente robustas y de transformación de forma bajo demanda siguieron siendo un desafío importante ".

Inspirándose en los resultados de sus investigaciones anteriores, Qi y sus colegas idearon un mecanismo de transformación de formas inducido por volatilización y lo utilizaron para crear un nuevo sistema de material para la impresión gDLP, que contiene un componente reactivo y volatilizante. Después de que se usa para imprimir un objeto dado, el material puede cambiar rápidamente de forma, a través de la volatilización directa del monómero residual a temperaturas elevadas.

"Al controlar la distribución de las unidades de contracción voxeladas habilitadas por la impresión gDLP, pudimos lograr cambios de forma complejos y bajo demanda, "Dijo Qi." Después de transformar la forma, introdujimos un paso de fotopolimerización para mejorar sustancialmente las propiedades mecánicas de las estructuras ".

Para crear el nuevo material presentado en su artículo reciente, los investigadores agregaron un material altamente reactivo y volatilizante a un tipo de tinta que se usa comúnmente en aplicaciones de impresión 3D. A continuación, la tinta se solidificó usando luz ultravioleta. Curiosamente, la estructura sólida resultante se puede transformar en una variedad de nuevas configuraciones, simplemente calentándolo.

"Las estructuras transformadas con el método que desarrollamos se pueden mejorar mecánicamente mediante un procesamiento adicional con luz ultravioleta, ", Dijo Qi." Desarrollamos un método versátil para acceder a estructuras que cambian de forma rápidamente con propiedades mecánicas robustas a bajo costo, lo que lleva la impresión 4-D un paso más allá para aplicaciones prácticas ".

El material presentado por Qi y sus colegas tiene numerosas ventajas sobre otros materiales que cambian de forma para la impresión 3D introducidos en el pasado. Más destacado, permite la creación de sistemas que pueden cambiar su forma bajo demanda, rápidamente y con alta precisión.

Además, los objetos o componentes tecnológicos impresos con este nuevo material son mecánicamente robustos, lo que significa que no se dañan tan fácilmente por objetos pesados ​​u otras fuerzas externas. En el futuro, el material y la técnica de impresión ideados por Qi y sus colegas podrían permitir la impresión en 3-D y 4-D de numerosos elementos diferentes, incluidos los objetos artísticos, dispositivos inteligentes, electrónica desplegable, y dispositivos ópticos inteligentes.

"Nuestros planes para la investigación futura incluyen fabricar estructuras que cambian de forma de tamaños mucho más grandes e integrar el cambio de forma con muchas otras funciones, como electrónica y óptica flexibles, para fabricar dispositivos inteligentes, incluida la antena sintonizable en frecuencia, y RFID autoplegable, "Dijo Qi.

© 2020 Science X Network