Un nuevo método de impresión 3D desarrollado por ingenieros de la Universidad de California en San Diego es tan simple que utiliza tinta polimérica y una solución de agua salada para crear estructuras sólidas. Trabajo, publicado en Comunicaciones de la naturalezatiene el potencial de hacer que la fabricación de materiales sea más sostenible y respetuosa con el medio ambiente.
Este proceso utiliza una solución de polímero líquido llamada poli (N-isopropilacrilamida) o PNIPAM para abreviar. Cuando esta tinta PNIPAM se introduce a través de una aguja en una solución salina de cloruro de calcio, se solidifica inmediatamente al entrar en contacto con el agua salada. Los investigadores utilizaron este proceso para imprimir fácilmente estructuras sólidas.
Esta rápida solidificación es impulsada por un fenómeno conocido como efecto de salinidad, donde los iones de sal extraen las moléculas de agua de la solución de polímero debido a su fuerte atracción hacia el agua. Esta expulsión de agua hace que las cadenas de polímeros hidrofóbicos de la tinta PNIPAM se agreguen densamente, formando una forma sólida.
“Todo esto se hace en condiciones ambientales, sin necesidad de pasos adicionales, equipos especiales, productos químicos tóxicos, calor o presión”, dijo el autor principal del estudio, Jinhe Bei, Aiiso Yufeng Li, familia de química y nanoingeniería, es profesor del departamento. Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.
Los métodos convencionales para la solidificación de polímeros suelen requerir pasos que consumen mucha energía y materiales agresivos. Por el contrario, este nuevo proceso utiliza la simple interacción entre PNIPAM y agua salina a temperatura ambiente para lograr el mismo resultado, pero sin el coste ambiental.
Además, este proceso es reversible. La estructura sólida resultante se puede disolver fácilmente en agua dulce y volver a su forma líquida. Esto permite reutilizar la tinta PNIPAM para futuras impresiones. “Ofrece una forma sencilla y respetuosa con el medio ambiente de reciclar materiales poliméricos”, afirmó Bee.
Para demostrar la versatilidad de su método, los investigadores imprimieron las estructuras con tinta PNIPAM que contenía otros materiales. Por ejemplo, imprimieron un circuito eléctrico utilizando tinta hecha de PNIPAM combinada con nanotubos de carbono, que alimentaron con éxito una bombilla. Este circuito impreso también se puede disolver en agua dulce, lo que demuestra el potencial para crear componentes electrónicos reutilizables y solubles en agua.
Bae y su equipo imaginan que esta técnica de impresión 3D simple y reversible podría contribuir al desarrollo de tecnologías de fabricación de polímeros respetuosas con el medio ambiente.
Artículo: “Impresión 3D sostenible con soluciones salinas acuosas mediante efectos de salinización inversa”. Los coautores incluyen a Dongguan Ji, Joseph Liu, Jiao Zhao, Minghao Li y Yumi Ru, UC San Diego; y Hwanshoo Shing y Tae Hee Han, Universidad de Hanyang, Corea.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias a través del Centro de Ingeniería y Ciencia de Investigación de Materiales de UC San Diego (MRSEC, subvención DMR-2011924) y el Programa de Investigación en Ciencias Básicas financiado por el Ministerio de Educación de la Fundación Nacional de Investigación de Corea. -2023-00241263).
Divulgaciones: Jinhye Bae, Joseph Liu y Donghwan Ji presentaron una patente para este trabajo a través de la Oficina de Innovación y Comercialización de UC San Diego. Los autores declaran no tener conflictos de intereses.
