Un nuevo método de impresión 3D produce materiales ultra fuertes

Investigadores de EPFL, en Suiza, han desarrollado un método de impresión 3D que cultiva metales y cerámicas dentro de un gel a base de agua, lo que resulta en construcciones excepcionalmente densas pero intrincadas para tecnologías de energía, biomédicas y de detección de próxima generación.

La fotopolimerización de cuba es una técnica de impresión 3D en la que una resina sensible a la luz se vierte en una cuba, y luego se endurece selectivamente en una forma deseada usando un láser o luz UV. Pero este proceso se utiliza principalmente solo con polímeros sensibles a la luz, lo que limita su rango de aplicaciones útiles.

 

Pequeño giroide de plata (las marcas están a 1mm de distancia). © ALCHEMY EPFL CC POR SA / https://actu.epfl.ch

 

Si bien se han desarrollado algunos métodos de impresión 3D para convertir estos polímeros impresos en metales y cerámicas más resistentes, Daryl Yee, jefe del Laboratorio de Química de Materiales y Fabricación en la Escuela de Ingeniería de EPFL, explica que los materiales producidos con estas técnicas sufren de serios contratiempos estructurales. “Estos materiales tienden a ser porosos, lo que reduce significativamente su resistencia, y las piezas sufren de una contracción excesiva, lo que causa deformación”, dice.

 

Ahora, Yee y su equipo han publicado un artículo en Advanced Materials que describe una solución única a este problema. En lugar de usar luz para endurecer una resina que está preinfundida con precursores metálicos, como lo han hecho los métodos anteriores, el equipo de EPFL primero crea un andamiaje 3D a partir de un simple gel a base de agua llamado hidrogel. Luego, infunden este hidrogel “en blanco” con sales metálicas, antes de convertirlas químicamente en nanopartículas que contienen metales que permean la estructura. Este proceso puede repetirse entonces para producir materiales compuestos con concentraciones de metal muy altas.

 

Los científicos dicen que su técnica es especialmente interesante para la fabricación de arquitecturas 3D avanzadas que deben ser al mismo tiempo fuertes, ligeras y complejas, como sensores, dispositivos biomédicos o dispositivos para la conversión de energía y el almacenamiento. Por ejemplo, los catalizadores metálicos son esenciales para permitir reacciones que convierten la energía química en electricidad. Otras aplicaciones podrían incluir metales de alta superficie con propiedades de enfriamiento avanzadas para tecnologías de energía.

De cara al futuro, el equipo está trabajando para mejorar su proceso para facilitar la adopción por parte de la industria, especialmente aumentando aún más la densidad de sus materiales. Otro objetivo es la velocidad: los pasos de infusión repetidos, aunque son esenciales para producir materiales más fuertes, hacen que el método consuma más tiempo en comparación con otras técnicas de impresión 3D para convertir polímeros en metales. “Ya estamos trabajando para reducir el tiempo total de procesamiento mediante el uso de un robot para automatizar estos pasos”, dice Yee.

 

Más información en https://actu.epfl.ch/

 

 

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