Il materiale in gomma stampata in 3D che può riparare da solo se si rompe o si fora

Gli scienziati sviluppano materiale in gomma auto-riparante stampato in 3D

I ricercatori della University of Southern California della Viterbi School of Engineering hanno sviluppato un materiale in gomma stampata in 3D che può riparare da solo se si rompe o si fora. Il materiale potrebbe essere rivoluzionario per industrie come scarpe, pneumatici, robotica morbida e persino elettronica, riducendo i tempi di produzione e aumentando la durata e la durabilità del prodotto.

Il materiale viene prodotto utilizzando un metodo di stampa 3D che utilizza la fotopolimerizzazione, che utilizza la luce per solidificare una resina liquida in una forma o una geometria desiderata. La fotopolimerizzazione è ottenuta attraverso una reazione con un certo gruppo chimico chiamato tioli. Aggiungendo all’equazione un ossidante, i tioli si trasformano in un altro gruppo chiamato disolfuri. È il gruppo disolfuro che può riformarsi quando si rompe, portando all’abilità di auto-guarigione.

“Quando aumentiamo gradualmente l’ossidante, il comportamento di auto-guarigione diventa più forte, ma il comportamento di fotopolimerizzazione diventa più debole”, ha spiegato Qiming Wang, un assistente professore all’Università della California meridionale. “C’è competizione tra questi due comportamenti. Alla fine abbiamo trovato il rapporto che può consentire sia un’elevata auto-guarigione che una fotopolimerizzazione relativamente rapida. “

Quando si eseguono i test con la fotopolimerizzazione, in soli cinque secondi gli scienziati sono stati in grado di stampare un quadrato di 17,5 mm, completando interi oggetti in circa 20 minuti che possono essere riparati in poche ore. Nel loro studio , hanno dimostrato l’abilità del materiale su una gamma di prodotti, tra cui un pattino, un robot morbido, un composito multifase e un sensore elettronico.

Dopo che i prodotti sono stati tagliati a metà, in sole due ore (quattro ore per l’elettronica, a causa del carbonio usato per trasmettere l’elettricità) a una temperatura di 60 ° C i soggetti si sono auto-riparati, conservando la loro forza e funzionalità. Inoltre, il tempo di riparazione può essere ridotto semplicemente aumentando la temperatura.

“In realtà dimostriamo che a temperature diverse – da 40 ° C a 60 ° C – il materiale può guarire fino a quasi il 100 per cento”, ha detto lo studente di ingegneria strutturale Kunhao Yu, che è stato il primo autore dello studio e sta studiando ingegneria strutturale. “Cambiando la temperatura, possiamo manipolare la velocità di guarigione. Anche a temperatura ambiente, il materiale può ancora auto-guarire. “

Il team sta ora lavorando per sviluppare diversi materiali auto-richiudibili lungo una gamma di rigidità, dall’attuale gomma morbida, alle rigide plastiche rigide. Questi potrebbero essere usati per parti di veicoli, materiali compositi e protezioni per il corpo.

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