Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore ha demostrado la impresión en 3D de estructuras que cambian de forma que pueden plegarse o desplegarse para reformarse a sí mismas cuando se exponen al calor o la electricidad. Las estructuras de micro-arquitectura fueron fabricadas con una tinta de polímero conductivo y ambientalmente sensibledesarrollado en el laboratorio
En un artículo publicado por la revista Scientific Reports en junio, los científicos e ingenieros de laboratorio revelaron una estrategia para crear cajas, espirales y esferas a partir de polímeros con memoria de forma SMP, materiales "inteligentes" de base biológica que exhiben cambios de forma cuando son resistivoscalentado o cuando se expone a la temperatura adecuada.
Si bien el enfoque de usar materiales sensibles en la impresión 3D, a menudo conocido como "impresión 4D", no es nuevo, los investigadores de LLNL son los primeros en combinar el proceso de impresión 3D y el posterior plegado a través de métodos de origami con materiales inteligentes conductivos paraconstruir estructuras complejas.
En el documento, los investigadores describen la creación de formas primarias a partir de una tinta hecha de aceite de soja, copolímeros adicionales y nanofibras de carbono, y "programarlas" en una forma temporal a una temperatura de ingeniería, determinada por la composición química. Luego, la forma-El efecto de transformación fue inducido por el calor ambiental o al calentar el material con una corriente eléctrica, que revierte la forma temporal de la pieza a su forma original.
"Es como hornear un pastel", dijo la autora principal Jennifer Rodriguez, una postdoctorada en la División de Ingeniería de Materiales de LLNL. "Sacas la parte del horno antes de que esté lista y configuras la estructura permanente de la parte doblando o girando después de ungelificación inicial del polímero "
Finalmente, dijo Rodríguez, los investigadores pueden usar los materiales para crear piezas extremadamente complejas.
"Si imprimiéramos una parte de varias versiones de estas formulaciones, con diferentes temperaturas de transición, y la ejecutamos a través de una rampa de calentamiento, se expandirían de manera segmentada y se descomprimirían en algo mucho más complejo", dijo.
A través de un proceso de impresión 3D de escritura directa con tinta, el equipo produjo varios tipos de estructuras: un dispositivo conductor doblado que se transformó en un dispositivo recto cuando se expuso a una corriente eléctrica o calor, un stent colapsado que se expandió después de estar expuesto al calor, y cajas que se abrieron o cerraron cuando se calentaron.
La tecnología, según los investigadores, podría tener aplicaciones en el campo de la medicina, en el sector aeroespacial en paneles solares o antenas que pueden desplegarse, así como en circuitos flexibles y dispositivos robóticos.
"Tenemos estos materiales con estructuras 3D pero tienen propiedades inteligentes adicionales; pueden retener un recuerdo de la estructura anterior", dijo el científico del personal del Laboratorio James Lewicki. "Abre un conjunto de propiedades completamente nuevo. Si puede imprimir concon estos compuestos de polímeros puedes construir cosas y activarlas eléctricamente para que se desarrollen. En lugar de un bulto tonto, te queda este material sensible y sensible ".
La investigación se deriva de un proyecto de Investigación y Desarrollo Dirigido por Laboratorio LDRD para desarrollar compuestos de fibra de carbono impresos en 3D de alto rendimiento.
Otros que contribuyeron al trabajo fueron los científicos e ingenieros de laboratorio Cheng Zhu, Eric Duoss, Thomas Wilson y Chris Spadaccini.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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