Científicos crean impresora 4D para materiales inteligentes

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Inspenet, 14 marzo 2023

Científicos españoles de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), han creado una impresora 4D, para materiales inteligentes con propiedades magnéticas y electromecánicas, la cual tendrá aplicaciones en el ámbito biomédico.

Además de imprimir en 3D, esta máquina permite controlar una función extra: la programación de la respuesta del material para que pueda cambiar su forma cuando se aplica un campo magnético o para cambiar sus propiedades eléctricas cuando se deforma. Esto abre la puerta al diseño de robots blandos o sensores y sustratos inteligentes que transmitan señales a diferentes sistemas celulares, entre otras aplicaciones.

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Esta línea de investigación se centra en el desarrollo de estructuras multifuncionales blandas, compuestas por materiales con propiedades mecánicas que se mimetizan con tejidos biológicos, incluyendo desde la piel hasta el cerebro.

“Esta tecnología nos permite no solo controlar la forma en la que imprimimos las estructuras en tres dimensiones, sino que también nos permite dotarla de la capacidad de cambiar sus propiedades o geometría frente a la actuación de campos magnéticos externos, o modificando sus propiedades eléctricas al deformarse”, explica uno de los investigadores, Daniel García González, responsable del proyecto ERC 4D-BIOMAP (GA 947723) y profesor del Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras de la UC3M.

Este tipo de impresión es compleja dado que el material a imprimir realiza una transición de líquido a sólido durante el proceso de impresión. Por ello, resulta necesario comprender la dinámica para conseguir adaptar el proceso de impresión, de manera que se obtenga un material lo suficientemente líquido cuando fluye a través de la boquilla de la impresora, pero, a su vez, lo suficientemente sólido para que pueda mantener una forma específica.

Para esto, han desarrollado una metodología interdisciplinar que combina técnicas teóricas y experimentales que les ha permitido construir el dispositivo de impresión desde cero, tanto la parte física del aparato (el hardware) como los programas informáticos que permiten controlarlo (el software).

Los investigadores también han desarrollado un nuevo concepto de material que es capaz de repararse de manera autónoma y sin necesidad de actuación externa. “Este material consiste en una matriz polimérica blanda donde se incluyen partículas magnéticas con un campo remanente. A efectos prácticos es como si tuviéramos pequeños imanes distribuidos en el material, de manera que, si este se rompe, al volver a acercar las partes resultantes, estas van a volver a juntarse recuperando su integridad estructural”, indica Daniel García González.

El estudio más reciente en esta línea de investigación y desarrollo se titula “Computationally Guided DIW Technology to Enable Robust Printing of Inks with Evolving Rheological Properties”. Y se ha publicado en la revista académica Advanced Materials Technologies.

Fuente NCYT de Amazings: https://noticiasdelaciencia.com/art/46233/impresion-4d-de-materiales-inteligentes

Foto: UC3M

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