Impressão 3D de nanoestruturas

Novos nanomateriais podem ser impressos em 3D, para criar várias nanoestruturas e melhorar a resistência de materiais sem aumentar o peso.

Para saber como funciona a atual tecnologia de impressão 3D, clique no link a seguir.

Impressora 3DClique aqui

Fonte: Phys.org (Traduzido para o Português)

A ficção científica prevê processos de impressão 3D rápidos, que podem criar novos objetos a partir de qualquer número de materiais. Porém, na realidade, a impressão 3D ainda é limitada aos tipos e às propriedades de materiais que já estão disponíveis, especialmente imprimindo em escala muito pequena.

Pesquisadores de Stanford desenvolveram um novo material para impressão em nanoescala, criando estruturas que são uma fração da largura de um fio de cabelo. O material é usado para imprimir treliças minúsculas que são fortes e leves. Em um paper publicado na Science, os pesquisadores demonstraram que o novo material é capaz de absorver duas vezes mais energia do que outros materiais para impressão 3D com densidade comparável. No futuro, a invenção pode ser usada para criar melhor proteção para peças frágeis de satélites, drones e sistemas microeletrônicos.

“Há muito interesse em projetar diferentes tipos de estruturas 3D para desempenho mecânico”, disse Wendy Gu, professora assistente de engenharia mecânica e autora correspondente do paper. “O que nós fizemos foi desenvolver um material que é muito bom em resistir às forças, não apenas a estrutura 3D, mas o material em si fornece boa proteção.”

Introduzindo nanoaglomerados de metal

Para projetar um material melhor para impressão 3D, Gu e seus colegas incorporaram nanoaglomerados de metal. Os pesquisadores estão imprimindo com um método conhecido como litografia de dois fótons, onde o material impresso é endurecido através de uma reação química causada por laser. Eles descobriram que os nanoaglomerados são muito bons em dar início a esta reação. Resultando em um material composto de polímero e metal.

Os pesquisadores combinaram nanoaglomerados de metal com acrilatos, epóxis e proteínas, classes comuns de polímeros usados em impressão 3D. Além disso, os nanoaglomerados ajudaram a acelerar o processo de impressão. Por exemplo, combinando nanoaglomerados com proteínas, Gu e seus colegas conseguiram imprimir a uma taxa de 100 milímetros por segundo, que é 100 vezes mais rápido do que o obtido anteriormente em impressão de nanoescala de proteínas.

Os pesquisadores testaram o novo material com várias estruturas de treliças diferentes, priorizando a habilidade de carregar grande carga em uns e absorver impacto em outros. Com o composto nanoaglomerado-polímero, todas as estruturas demonstraram uma combinação impressionante de absorção de energia, força e recuperabilidade.

Imitando o mundo natural

Gu e seus colegas estão tentando imitar o que a natureza já aperfeiçoou. Por exemplo, o osso tem sua resiliência devido à combinação do exterior duro, poros em nanoescala e à pequena quantidade de material mole. Esta combinação de materiais permite aos ossos transmitir energia sem quebrar (na maioria das vezes) e permanecerem relativamente leves. Idealmente, estruturas protetoras impressas em 3D poderiam ter múltiplos tipos de materiais no interior, alguns duros, outros moles, para melhor dissipar o impacto e resistir ao esmagamento.

“Desde que os nanoaglomerados são capazes de polimerizar essas diferentes classes de produtos químicos, nós podemos usar para imprimir vários materiais em uma estrutura”, disse Gu. “Isto é algo que almejamos.”