Dal MIT un nuovo tipo di bende stampate in 3d migliori di quelle comunemente usate

Un team di ingegneri del MIT ha fatto uso della stampa 3D per sviluppare nuove bende che hanno proprietà significativamente migliorate rispetto a quelle convenzionali. Sono fatti di uno speciale film gommoso che si aggrappa alla pelle, e quindi offrono molto più comfort e aderenza rispetto alla colla notoriamente volubile delle bende, che mostra davvero i suoi punti deboli quando si sta tentando di vestire una ferita al ginocchio o altra articolazione, come il gomito. Come molte altre ingegnose applicazioni di stampa 3D, il design della medicazione è stato ispirato dalla tradizionale piegare la carta giapponese , e potrebbe anche essere utilizzato per tutti i tipi di elettronica indossabile.

Il materiale del team del MIT è incredibilmente adesivo per un lungo periodo di tempo. Nei test ha dimostrato di mantenere la sua presa anche dopo 100 cicli di piegatura. La chiave per l’aderenza del film è un modello di fenditure che i ricercatori hanno inserito nel film, simili ai tagli realizzati in un’arte di piegatura della carta nota come kirigami, strettamente correlata agli origami.

Il progetto è iniziato quando una compagnia medica cinese si è avvicinata al team, chiedendosi se il materiale di gomma che aveva sviluppato potesse essere usato per rivestire le ferite.

“Gli adesivi come questi bende sono molto usati nella nostra vita quotidiana, ma quando provi ad attaccarli in luoghi che incontrano un movimento di flessione disomogeneo, come gomiti e ginocchia, di solito si staccano”, ha detto Ruike Zhao, un ricercatore coinvolto nel studia. “È un grosso problema per l’azienda, che ci hanno chiesto di risolvere”.

I film sono stati creati dalla stampa 3D stampi appositamente sagomati, che sono stati riempiti con un elastomero liquido. La tecnologia di stampa 3D ha permesso di posizionare facilmente le scanalature offset in varie spaziature negli stampi. Questi stampi hanno prodotto film in stile kirigami con fenditure. Il materiale è stato quindi sottoposto a test di allungamento. Il team ha registrato la quantità di stiramento che un film di kirigami potrebbe subire prima che si staccasse dalla superficie di un polimero a cui era stato attaccato. Ciò ha fornito una misura per il “tasso di rilascio di energia” critico del materiale, che varierebbe in diversi punti del film.

Esperimenti con il materiale in diverse forme hanno permesso al team di identificare tre parametri principali che conferiscono alle pellicole kirigami le loro proprietà adesive. Uno è noto come shear-lag, in cui la deformazione di taglio del film può ridurre lo sforzo su altre parti del film. Vi è inoltre una separazione parziale, in cui i segmenti del film attorno a una fessura aperta mantengono un legame parziale con la superficie sottostante. Un altro aspetto chiave dei film kirigami era la deformazione non omogenea, in cui un film può mantenere la sua adesione complessiva anche se parti della sua superficie sottostante possono piegarsi e allungarsi più di altre.

Utilizzando questi risultati, i futuri progettisti che stanno tentando di risolvere i problemi di adesione in un modo simile possono utilizzare questi parametri come un modello per elaborare la migliore struttura di kirigami possibile, in termini di posizionamento e numero di tagli.

I film kirigami risultanti sono stati utilizzati dall’azienda medica come pastiglie per alleviare il dolore, ma potevano ugualmente funzionare in normali medicazioni per ferite e in prodotti più complessi come l’elettronica indossabile. Il team, composto da Ruike e studenti laureati Shaoting Lin e Hyunwoo Yuk insieme a Xuanhe Zhao, il professore di sviluppo Noyce Career del Dipartimento di Ingegneria Meccanica del MIT, svilupperà ulteriormente il loro lavoro per applicazioni più avanzate.

“I film attuali sono puramente elastomeri”, dice Ruike. “Vogliamo cambiare il materiale del film in gel, che possono diffondere direttamente la medicina nella pelle. Questo è il nostro prossimo passo. ”

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