Uma equipe de pesquisa da Universidade da Califórnia, Berkeley, desenvolveu um método simples de recozimento para converter um polímero impresso em 3D em um material de microrede de carbono híbrido dúctil e mais forte.

O método da equipe, que envolve simplesmente aquecer o material impresso em atmosfera inerte, faz com que as cadeias poliméricas se reticulem e formem uma rede rígida, enquanto as partículas de carbono atuam como reforço. O material resultante tem resistência e ductilidade comparáveis ​​às das espumas metálicas tradicionais, mas com densidade muito menor.

Os pesquisadores acreditam que seu método poderia ser usado para criar uma nova classe de materiais leves e de alta resistência para uma variedade de aplicações, incluindo equipamentos aeroespaciais, automotivos e esportivos.

"Nosso método abre a possibilidade de criar novos materiais que são mais fortes, mais leves e mais versáteis do que os materiais tradicionais", disse o principal autor do estudo, Chengyu Li, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da UC Berkeley. "Isso poderia ter um grande impacto em uma ampla gama de indústrias."

As descobertas da equipe foram publicadas na revista Nature Materials.

Como funciona

O método da equipe começa com uma impressora 3D que pode imprimir um polímero como o poli(metacrilato de metila) (PMMA) no formato desejado. A peça impressa é então colocada numa atmosfera inerte e aquecida a uma temperatura de cerca de 300 graus Celsius (572 graus Fahrenheit). Esta temperatura é alta o suficiente para causar a ligação cruzada das cadeias poliméricas, mas baixa o suficiente para evitar a degradação do material.

À medida que o material esfria, as cadeias poliméricas reticuladas formam uma rede rígida que confere resistência ao material. As partículas de carbono, que ficam dispersas pelo polímero, atuam como reforço e ajudam a evitar a quebra do material.

O material resultante tem uma densidade de cerca de 0,2 gramas por centímetro cúbico (g/cc), que é cerca de um quinto da densidade do alumínio. Também tem uma resistência de cerca de 100 megapascais (MPa), que é comparável à das espumas metálicas tradicionais. No entanto, o material híbrido de microrede de carbono é muito mais dúctil do que as espumas metálicas, o que significa que pode suportar mais deformação antes de quebrar.

Aplicações potenciais

A equipe acredita que seu método poderia ser usado para criar uma nova classe de materiais leves e de alta resistência para uma variedade de aplicações. Algumas aplicações potenciais incluem:

* Aeroespacial:O material poderia ser usado para fabricar componentes estruturais leves para aeronaves e espaçonaves.
* Automotivo:O material pode ser usado para fazer painéis leves de carroceria e outros componentes para carros e caminhões.
* Equipamentos esportivos:O material pode ser usado para fabricar equipamentos esportivos leves e de alto desempenho, como raquetes de tênis e tacos de golfe.

A equipe está atualmente trabalhando na ampliação de seu método para que possa ser usado na produção de peças maiores. Eles também estão explorando diferentes maneiras de modificar as propriedades do material, como resistência, ductilidade e densidade.