Pesquisadores do Dartmouth College desenvolveram uma tinta inteligente que transforma estruturas impressas em 3D em objetos que podem mudar de forma e cor. A inovação promete agregar ainda mais funcionalidade à impressão 3D e pode abrir caminho para uma nova geração de material impresso.

O avanço na área de impressão inteligente com mudança de forma - também conhecida como impressão 4D - oferece uma alternativa de baixo custo para imprimir peças de precisão para uso em áreas que vão da biomedicina à indústria de energia.

"Esta técnica dá vida a objetos impressos em 3D, "disse Chenfeng Ke, professor assistente de química em Dartmouth. "Embora muitas estruturas impressas em 3D sejam apenas formas que não refletem as propriedades moleculares do material, essas tintas trazem moléculas funcionais para o mundo da impressão 3D. Agora podemos imprimir objetos inteligentes para uma variedade de usos. "

Muitos protocolos de impressão 3D contam com resinas de fotopolimerização e resultam em objetos de plástico rígido com mas arquiteturas moleculares aleatórias. O novo processo permite que os designers retenham alinhamentos moleculares específicos e funções em um material e converta essas estruturas para uso em impressão 3D.

Ao usar uma combinação de novas técnicas nos processos de pré-impressão e pós-impressão, os pesquisadores conseguiram reduzir os objetos impressos a 1% de seus tamanhos originais e com resolução 10 vezes maior. Os objetos impressos em 3D podem até mesmo ser animados para expandir e contrair repetidamente em tamanho por meio do uso de pilares supramoleculares. Com rastreadores fluorescentes, os objetos podem mudar de cor em resposta a um estímulo externo, como a luz.

A capacidade de reduzir o tamanho de um objeto após a impressão, preservando os recursos funcionais e aumentando a resolução, permite que impressoras baratas imprimam objetos de alta resolução que antes só eram possíveis com impressoras muito mais sofisticadas.

De acordo com o estudo, que foi selecionado como um jornal VIP por Angewandte Chemie , o jornal da Sociedade Química Alemã, a tinta inteligente pode imprimir em um áspero, Resolução de 300 mícrons, mas o produto final apresentaria uma largura de linha muito mais fina de 30 mícrons.

"Este processo pode usar $ 1, Impressora 000 para imprimir o que costumava exigir $ 100, Impressora 000, "disse Ke." Esta técnica é escalonável, amplamente adaptável e pode reduzir drasticamente os custos. "

Para criar a tinta inteligente, os pesquisadores usaram um "veículo" baseado em polímero que integra sistemas moleculares inteligentes em gel de impressão e permite a transformação de suas funções do nanoscópio para a macroescala.

Embora a maioria dos materiais sejam prontamente endurecidos durante o processo de impressão 3D, o novo processo introduz uma série de reações pós-impressão que prendem os ingredientes ativos juntos e retêm a forma da estrutura molecular durante todo o processo de impressão.

O resultado é um objeto impresso com um desenho molecular que é programado para se transformar:se você fornecer combustível químico, ele muda de forma. Se você acender uma luz sobre ele, ele pode mudar de cor.

"Isso é algo que nunca vimos antes. Não só podemos imprimir objetos em 3D, podemos dizer às moléculas nesses objetos que se reorganizem em um nível que seja visível a olho nu após a impressão. Este desenvolvimento pode desencadear o grande potencial para o desenvolvimento de materiais inteligentes, "Ke disse.

Embora os pesquisadores acreditem que a tecnologia ainda está longe de sistemas 3D inteligentes que podem alterar dinamicamente sua configuração, os usos atuais da tecnologia podem ser a impressão de filtros de precisão e dispositivos de armazenamento. Hora extra, os pesquisadores esperam que o processo possa resultar em uma nova classe de objetos impressos em 3D em macroescala que podem ser usados ​​para fornecer medicamentos ou produzir substitutos ósseos de alta resolução.

De acordo com a equipe de pesquisa envolvida no estudo:"Acreditamos que esta nova abordagem iniciará o desenvolvimento de materiais de impressão 3D baseados em pequenas moléculas e acelerará muito o desenvolvimento de materiais e dispositivos inteligentes além de nosso alcance atual, que são capazes de realizar tarefas complexas em resposta a estímulos ambientais. "

No prazo imediato, pesquisadores esperam que as tintas inteligentes sejam úteis para químicos de materiais, Engenheiros de impressão 3D e outros interessados ​​em trazer materiais funcionais para a impressão 3D.