p Um processo que usa calor para alterar a disposição dos anéis moleculares em uma cadeia química cria géis imprimíveis em 3D com uma variedade de propriedades funcionais, de acordo com um estudo de Dartmouth. p Os pesquisadores descrevem o novo processo como "captura cinética". Os limitadores moleculares - ou redutores de velocidade - regulam o número de anéis que vão para uma cadeia de polímero e também controlam as distribuições dos anéis. Quando os anéis estão agrupados, eles armazenam energia cinética que pode ser liberada, muito parecido com quando uma mola comprimida é liberada.

p Os pesquisadores do Ke Functional Materials Group usam o calor para mudar a distribuição dos anéis e então usam a umidade para ativar as diferentes formas do objeto impresso.

p O processo de impressão de objetos com diferentes resistências mecânicas usando uma única tinta pode substituir a necessidade cara e demorada de usar várias tintas para imprimir itens com propriedades múltiplas.

p "Este novo método usa calor para produzir e controlar tintas 3D com variedades de propriedades, "disse Chenfeng Ke, professor assistente de química e pesquisador sênior do estudo. "É um processo que pode tornar a impressão 3D de objetos complexos mais fácil e menos dispendiosa."

p As tintas de impressão 3D mais comuns apresentam composições moleculares uniformes que resultam em objetos impressos com uma única propriedade, como uma rigidez ou elasticidade desejada. Imprimir um objeto com várias propriedades requer o processo que consome muita energia e tempo de preparar diferentes tintas projetadas para funcionarem juntas.

p Ao introduzir um "aumento de velocidade molecular, “Os pesquisadores criaram uma tinta que muda a distribuição dos anéis moleculares ao longo do tempo. Os anéis irregulares também transformam o material de um pó em um gel de impressão 3D.

p "Este método nos permitiu usar a temperatura para criar formas complexas e torná-las agudas em diferentes níveis de umidade, "disse Qianming Lin, um estudante pesquisador de pós-graduação em Dartmouth e primeiro autor do estudo.

p Um vídeo demonstrando a pesquisa mostra uma flor impressa com tinta 3D produzida com o processo. A flor fecha quando exposta à umidade. Diferentes partes da flor impressa têm diferentes níveis de flexibilidade criados pelo arranjo de anéis moleculares. A mistura de propriedades permite que as pétalas macias se fechem enquanto as partes mais firmes da flor fornecem estrutura.

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p Imprimir a mesma flor usando os métodos atuais de impressão 3D traria o desafio extra de combinar diferentes materiais impressos.

p "As diferentes partes deste objeto vêm da mesma tinta de impressão, "disse Ke." Eles têm composições químicas semelhantes, mas diferentes números de anéis moleculares e distribuições. Essas diferenças dão ao produto resistências mecânicas drasticamente diferentes e fazem com que ele responda à umidade de maneira diferente. "

p O estudo, publicado em Chem , acessa os estados "metaestáveis" de retenção de energia de estruturas moleculares feitas de ciclodextrina e polietilenoglicol - substâncias comumente usadas como aditivos alimentares e amaciantes de fezes. Ao instalar os redutores de velocidade no polietilenoglicol, os objetos impressos em 3D tornam-se atuadores que respondem à umidade para mudar de forma.

p De acordo com a equipe de pesquisa, esforços futuros para refinar a molécula permitirão o controle de precisão de vários estados metaestáveis, permitindo a impressão de "atuadores de resposta rápida" e robôs soft usando fontes de energia sustentáveis, como variação na umidade.

p Os objetos impressos resultantes podem ser usados ​​para dispositivos médicos ou em processos industriais.