Idrogel polimerico resistente e conduttivo basato su doppia rete per la stampa 3D fotopolimerizzante

RICERCATORI CINESI STAMPANO IN 3D SENSORI DI MOVIMENTO FLESSIBILI UTILIZZANDO LA TECNOLOGIA DLP

I ricercatori dell’Istituto di tecnologia di Shanghai hanno stampato in 3D un idrogel polimerico resistente e conduttivo (CPH) basato su una doppia rete per produrre sensori di movimento indossabili flessibili. I sensori sono stati testati e valutati per le loro proprietà meccaniche ed elettroconduttive. Il team ha scoperto che il CPH nello studio avrebbe prodotto un eccellente materiale di stampa 3D per una serie di applicazioni, tra cui robotica morbida e persino medicazioni per ferite.

Gli idrogel sono stati ampiamente utilizzati in progetti di ricerca che vanno dalla medicina rigenerativa alla robotica leggera e alla stampa 4D. Sfortunatamente, la resistenza meccanica spesso bassa degli idrogel tradizionali limita il loro potenziale ad applicazioni a basso stress. Con i recenti progressi nella scienza dei materiali, tuttavia, sono stati formulati idrogel altamente estensibili, idrogel conduttivi, idrogel stampabili in 3D e idrogel autorigeneranti.

In particolare, gli idrogel elettricamente conduttivi, con la loro forte adesione, elevata porosità, gonfiore sensibile e biocompatibilità, hanno suscitato grande interesse. Sono in grado di trasformare stimoli fisici esterni in segnali elettrici che possono essere registrati. Alla luce della pletora di proprietà attraenti, i ricercatori hanno visto una serie di potenziali applicazioni innovative di idrogel conduttivi e hanno deciso di stampare in 3D i propri sensori di movimento indossabili flessibili.

Stampa 3D dei sensori di movimento flessibili

La prima fase dello studio prevedeva la sintesi dell’idrogel. Il team ha copolimerizzato HEA con SSS utilizzando una stampante 3D DLP e ha aggiunto EDOT alla rete. Il risultato è stato un sensore di movimento a idrogel PHEA-PSS / PEDOT stampato in 3D. Il team ha testato l’idrogel appena formulato e ha scoperto che mostrava proprietà meccaniche ed elettriche sorprendentemente desiderabili. Con un contenuto di EDOT del 12%, l’idrogel aveva una resistenza alla trazione vicino a 8 MPa, mentre la conduttività elettrica era di 1,2 S / cm e l’elasticità rimaneva costante.
Ulteriori test funzionali del sensore con un dito umano hanno rivelato che potrebbe trasformare accuratamente le variazioni di pressione fisica in segnali elettrici sensibili. Il team ha sottoposto il sensore a una vasta gamma di forze e deformazioni senza che si strappasse o deformasse plasticamente, confermando la sua resistenza e flessibilità. Si è concluso che l’idrogel sperimentale poteva essere utilizzato per stampare in modo efficace sensori di pressione in 3D in grado di monitorare l’attività umana. Il team spera di sviluppare il lavoro e infine applicare la tecnologia ai dispositivi elettrici estensibili e alla robotica leggera.


Ulteriori dettagli dello studio sono disponibili nel documento intitolato ” Idrogel polimerico resistente e conduttivo basato su doppia rete per la stampa 3D fotopolimerizzante “. È co-autore di Xueyuan Ding, Runping Jia, Zuzhong Gan, Yong Du, Dayang Wang e Xiaowei Xu.

La ricerca sugli idrogel stampabili in 3D ha fatto passi da gigante negli ultimi anni. Proprio il mese scorso, i ricercatori di Stoccarda hanno stampato parti multimateriali in 3D con gradienti di rigidità multidirezionali utilizzando un idrogel a base di cellulosa. Sviluppando un codice G personalizzato che incorpora la variazione della rigidità in tutto il materiale, il team è stato in grado di programmare una serie di geometrie di deformazione variabili direttamente nei campioni. Altrove, nell’Illinois, i ricercatori hanno unito con successo uno scheletro di idrogel stampato in 3D con il midollo spinale di un ratto per creare uno “spinobot” ambulante.

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