Em vez de jogar fora suas botas ou brinquedos quebrados, por que não deixá-los se consertar? Pesquisadores da Escola de Engenharia Viterbi da Universidade do Sul da Califórnia desenvolveram materiais de borracha impressos em 3-D que podem fazer exatamente isso.

O professor assistente Qiming Wang trabalha no mundo dos materiais impressos 3-D, criando novas funções para uma variedade de propósitos, da eletrônica flexível ao controle de som. Agora, trabalhando com os alunos da Viterbi Kunhao Yu, An Xin, e Haixu Du, e o professor assistente Ying Li da Universidade de Connecticut, eles fizeram um novo material que pode ser fabricado rapidamente e é capaz de se consertar se for fraturado ou perfurado. Este material pode mudar o jogo para indústrias como calçados, pneus, robótica suave, e até mesmo eletrônicos, diminuindo o tempo de fabricação enquanto aumenta a durabilidade e longevidade do produto.

O material é fabricado com método de impressão 3-D que utiliza fotopolimerização. Este processo usa luz para solidificar uma resina líquida na forma ou geometria desejada. Para torná-lo autocurável, eles tiveram que mergulhar um pouco mais fundo na química por trás do material.

A fotopolimerização é obtida por meio de uma reação com um determinado grupo químico denominado tióis. Ao adicionar um oxidante à equação, os tióis se transformam em outro grupo denominado dissulfetos. É o grupo dissulfeto que é capaz de se reformar quando quebrado, levando à capacidade de autocura. Encontrar a proporção certa entre esses dois grupos foi a chave para desbloquear as propriedades exclusivas dos materiais.

"Quando aumentamos gradualmente o oxidante, o comportamento de autocura se torna mais forte, mas o comportamento de fotopolimerização torna-se mais fraco, "explicou Wang." Há competição entre esses dois comportamentos. E, finalmente, descobrimos a proporção que pode permitir uma alta autocura e uma fotopolimerização relativamente rápida. "

Em apenas 5 segundos, eles podem imprimir um quadrado de 17,5 milímetros, completando objetos inteiros em cerca de 20 minutos que podem se consertar em apenas algumas horas. Em seu estudo, publicado em NPG Asia Materials , eles demonstram a capacidade de seu material em uma gama de produtos, incluindo uma almofada de sapato, um robô macio, um composto multifásico, e um sensor eletrônico.

Depois de ser cortado ao meio, em apenas duas horas a 60 graus Celsius (quatro para a eletrônica devido ao carbono usado para transmitir eletricidade) eles se curaram completamente, retendo sua força e função. O tempo de reparo pode ser reduzido apenas aumentando a temperatura.

"Na verdade, mostramos que sob diferentes temperaturas - de 40 graus Celsius a 60 graus Celsius - o material pode curar até quase 100 por cento, "disse Yu, que foi o primeiro autor do estudo e está estudando engenharia estrutural. "Mudando a temperatura, podemos manipular a velocidade de cura, mesmo em temperatura ambiente, o material ainda pode autocurar "

Depois de conquistar materiais macios imprimíveis em 3D, eles agora estão trabalhando para desenvolver diferentes materiais autocuráveis ​​ao longo de uma gama de rigidez, da borracha macia atual, a plásticos rígidos. Eles podem ser usados ​​para peças de veículos, materiais compósitos, e até armadura corporal.