Un equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) ha simulado la reticulación de redes de polímeros impresos en 3-D, un paso clave hacia el desarrollo de nuevas resinas funcionales para técnicas de impresión 3-D basadas en luz, incluida la litografía de dos fotones (TPL) y la fabricación aditiva volumétrica (VAM).

El equipo utilizó simulaciones de dinámica molecular para estudiar, a nivel microscópico, la cinética y topología de tres moléculas diferentes del mismo grupo reactivo (acrilato) pero que contienen diferentes componentes no reactivos. Los investigadores encontraron que las diferencias en la dinámica y estructura de los polímeros reticulados resultantes, construido utilizando los procesos TPL y VAM, fueron el resultado de diferencias en las partes no reactivas de las moléculas. La investigación aparece en la edición del 15 de octubre de la Revista de química física B y aparece en línea como una portada complementaria.

Los investigadores dijeron que los conocimientos adquiridos en el estudio abren la puerta a fotorresistencias diseñadas racionalmente y les ayudarán en su búsqueda para diseñar nuevas resinas fotosensibles personalizadas capaces de superar los límites del VAM desarrollado por TPL y LLNL. Estas técnicas generan objetos 3-D proyectando luz modelada en resinas líquidas, haciendo que se endurezcan en los puntos deseados en cuestión de segundos. Las resinas utilizadas en estos procesos contienen a menudo diferentes moléculas con los mismos grupos funcionales reactivos, y su formulación se basa en métodos de prueba y error, con los resultados tratados como secretos comerciales.

"Nuestra combinación de simulaciones de dinámica molecular y teoría de grafos matemáticos nos permite modificar o perturbar la química y la física de las moléculas que sirven como bloques de construcción en técnicas de AM como TPL y VAM y ver el impacto en el polímero resultante, "explicó John Karnes, el autor principal del artículo. "Como podemos ver todos los átomos en estas simulaciones, estamos empezando a desarrollar la intuición que cierra la brecha entre la topología de red microscópica y el comportamiento macroscópico, como entender la relación entre ciclos o ciclos intramoleculares, y el punto en el que la resina líquida se gelifica para formar la parte impresa sólida ".

El científico de materiales de LLNL, Juergen Biener, dijo que el equipo continúa el trabajo explorando escalas de tiempo y duración más largas. simulando ensayos mecánicos de piezas impresas y modelando otros tipos de polimerización de interés para LLNL.