A diferencia de muchas otras construcciones, los metamateriales impresos en 3D tienen la capacidad de modificarse con el tiempo. Ahora, los investigadores de la Escuela de Ingeniería de Viterbi de la Universidad del Sur de California han desarrollado materiales de caucho impresos en 3D con reparación automática. Si bien es increíble por sí solo, el descubrimiento podría revolucionar la robótica blanda, los neumáticos de automóvil y el calzado.
La investigación creó el material mediante fotopolimerización, pero el verdadero truco está en hacer que los tioles sean autocurativos. El equipo alteró el material agregando oxidantes al proceso, lo que provocó que los tioles normalmente presentes se convirtieran en disulfuros. También necesitaban ajustar la proporción debido a las propiedades competitivas que estaban agregando a la mezcla.
» Cuando aumentamos gradualmente el oxidante, el comportamiento de autocuración se vuelve más fuerte, pero el comportamiento de fotopolimerización se debilita «, explicó Wang. “ Existe una competencia entre estos dos comportamientos. Y, finalmente, encontramos la proporción que puede permitir una alta autocuración y una fotopolimerización relativamente rápida. »
Aplicaciones de caucho autorreparables
El caucho es un material crucial en neumáticos y zapatos y podría tener más aplicaciones en robótica blanda. Esta nueva goma impresa en 3D se puede producir fácil y rápidamente y, al mismo tiempo, se puede reparar a sí misma de fracturas y pinchazos. El profesor asistente Qiming Wang ha trabajado en el mundo de los materiales impresos en 3D durante un tiempo. Wang aportó esta experiencia, trabajando con los estudiantes de Viterbi Kunhao Yu, An Xin y Haixu Du, y el profesor asistente de la Universidad de Connecticut, Ying Li.
Pudieron imprimir un cuadrado de 17,5 milímetros en 5 segundos. También podían completar objetos completos en unos 20 minutos, mostrando una auto-reparación completa en unas pocas horas. El equipo incluso mostró una gama de productos que incluyen almohadillas para zapatos, robots blandos y sensores electrónicos. Después de cortarse por la mitad a 60 grados Celsius, la mayoría de los artículos se repararon por sí mismos por completo en solo dos horas. Las piezas más complejas, como la electrónica, tardaron cuatro horas debido al carbono presente para transmitir la electricidad. Los objetos de goma autorreparables lograron conservar su fuerza y función durante todo el reordenamiento. Los investigadores también encontraron que podían disminuir el tiempo de reparación al aumentar la temperatura.
Sin embargo, el trabajo del equipo con la goma impresa en 3D aún no ha terminado. Actualmente están trabajando en la personalización y alteración de las características de la goma, agregando rigidez y experimentando con versiones más duras. Esto podría dar lugar a aplicaciones interesantes en neumáticos de coches o bicicletas y calzado para terrenos más accidentados, etc.
Imagen destacada cortesía de la Universidad del Sur de California, recuperada a través de ScienceDaily.
