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Imagínese un recubrimiento de automóvil que cambia su estructura para adaptarse a un ambiente húmedo o a una carretera cubierta de sal, para proteger mejor el coche de la corrosión. O pensemos en el uniforme de un soldado que podría alterar su camuflaje o proteger más eficazmente contra el gas venenoso o metralla al contacto .

Tres investigadores universitarios de University of Pittsburgh’s Swanson School of Engineering, Harvard School of Engineering and Applied Sciences, y la University of Illinois proponen avanzar un paso , o mejor dicho , una dimensión aún más sobre la impresión 3D . Gracias a una subvención de 855000 $  de la Oficina de Investigación del Ejército de Estados Unidos , el equipo espera desarrollar materiales 4D, que pueden exhibir un comportamiento que cambia con el tiempo .

Los tres científicos integrarán su experiencia en manipular nano y micro materiales para producir, a través de impresión 3D,  materiales que pueden modificar sus estructuras a través del tiempo en el nivel macro. La impresión tridimensional, también conocida como fabricación aditiva, es el proceso de crear un objeto en 3D sobre la base de un modelo digital mediante el depósito de capas sucesivas de material.

«En lugar de construir un material estático o uno que simplemente cambia de forma, estamos proponiendo el desarrollo de la adaptación, compuestos biomiméticos que reprogramar su forma, propiedades o función de la demanda, en base a estímulos externos», explicó Balazs . «Mediante la integración de nuestra capacidad para imprimir en tres dimensiones materiales precisos , jerárquicamente estructurados, sintetizar componentes estímulo – respuesta, y predecir el comportamiento temporal del sistema, esperamos sentar las bases para el nuevo campo de la impresión de 4D.»

Lewis agregó que la tecnología de impresión 3D actual permite a los investigadores desarrollar una funcionalidad compleja en los niveles nano y micro, no sólo a lo largo de toda una estructura, sino también dentro de las áreas específicas de la estructura. » Si utiliza materiales que poseen la capacidad de cambiar sus propiedades o la forma varias veces, usted no tiene que construir para un uso específico de una sola vez «, explicó . «Compuestos que pueden ser reconfigurados en presencia de diferentes estímulos podrían extender ampliamente el alcance de la impresión 3D .»

Dado que la investigación utilizará rellenos sensibles incrustados dentro de un hidrogel de estímulos – respuesta, Nuzzo dice que esto abre nuevas rutas para la producción de la próxima generación de sensores inteligentes, recubrimientos, textiles, y componentes estructurales. » La capacidad de crear un tejido que responde a la luz mediante el cambio de su color, y a la temperatura mediante la alteración de su permeabilidad, e incluso a una fuerza externa por el endurecimiento de su estructura, es posible a través de la creación de materiales sensibles que son simultáneamente adaptativos, flexibles,  ligeros y fuertes. es esta » funcionalidad complicada » la que hace de la verdadera impresión 4D un cambio significativo» .

Fuente: EurekAlert!

Contacto: John Fedele
jfedele@pitt.edu

University of Pittsburgh