Due ricercatori post-dottorato presso l’UC Santa Barbara, Renxuan Xie e Sanjoy Mukherjee, hanno sviluppato i primi elastomeri “scovolini” stampabili in 3D. Il nuovo materiale si traduce in oggetti stampati che hanno una morbidezza ed elasticità insolite che assomigliano molto a quelle del tessuto umano. I risultati dei ricercatori sono stati pubblicati sulla rivista Science Advances.
Questi polimeri sono significativi perché non contengono acqua che li ammorbidisca artificialmente. Possono formare impianti che hanno meno probabilità di causare infiammazioni, il che renderà i dispositivi medici molto più efficaci. Resistono anche alla biodegradazione nel corpo perché gli ingegneri non devono preoccuparsi di trattenere l’acqua che è stata inserita artificialmente. L’assenza di acqua eviterà anche difetti di post-elaborazione, come deformazioni o fessurazioni, perché non esiste acqua per evaporare dal solvente.
I polimeri per scovolini hanno polimeri aggiuntivi attaccati alla spina dorsale lineare, portando a una struttura più simile a uno scovolino che si può trovare in cucina. La struttura in polimero dello scovolino conferisce la capacità di formare elastomeri estremamente morbidi. Gli elastomeri convenzionali (si pensi alle gomme) sono, d’altra parte, più rigidi di molti tessuti biologici. Le dimensioni e la forma dei loro polimeri costituenti, che sono molecole lunghe e lineari che si aggrovigliano facilmente come spaghetti, causano la rigidità.
La stampa di elastomeri per scovolini consente ai produttori di creare oggetti che richiedono un attento controllo sulle loro dimensioni. Nuove possibilità per la stampa 3D spaziano dal tessuto biomimetico ai dispositivi elettronici ad alta sensibilità, come touch pad, sensori e attuatori.
La scoperta chiave di Xie e Mukherjee riguarda l’autoassemblaggio di polimeri per scovolini su scala nanometrica, che provoca una transizione da solido a liquido in risposta alla pressione applicata. Questo materiale è classificato come fluido stressante, il che significa che inizia come un solido semi-morbido che mantiene la forma, come burro o dentifricio, ma quando viene applicata una pressione sufficiente, si liquefa e può essere spremuto attraverso una siringa. Il team ha sfruttato questa proprietà per creare inchiostri in un processo di stampa 3D chiamato scrittura diretta a inchiostro (DIW).
I ricercatori possono sintonizzare il materiale in modo che fluisca sotto varie quantità di pressione per soddisfare le condizioni di lavorazione desiderate.
Una volta stampato l’oggetto, la luce UV viene proiettata su di esso per attivare i reticolanti sintetizzati inclusi come parte della formulazione dell’inchiostro. I reticolanti possono collegare polimeri per scovolini vicini, ottenendo un elastomero molto morbido. A quel punto, il materiale diventa un solido permanente: non tornerà alla sua forma liquida.
