Mundo, 16 de dic 2024 (ATB Digital).- La ingeniería de materiales está experimentando un renacimiento gracias a un avance reciente en la impresión 3D. Un equipo de investigadores de Princeton, liderado por la profesora Emily Davidson, ha creado un método innovador para fabricar plásticos blandos que combinan flexibilidad, rigidez programada y reciclabilidad. Publicado en la revista Advanced Functional Materials, este desarrollo tiene el potencial de transformar industrias que van desde la robótica hasta la medicina.
Utilizando polímeros conocidos como elastómeros termoplásticos, los científicos han logrado construir estructuras impresas en 3D cuya rigidez y elasticidad pueden ajustarse a medida. Este control se obtiene manipulando el diseño del recorrido de impresión. Así, una misma pieza puede ser rígida en una dirección y completamente flexible en otra, abriendo un mundo de posibilidades para aplicaciones como prótesis, dispositivos médicos, calzado deportivo de alto rendimiento e incluso robots blandos.
La clave: nanotecnología al servicio de la flexibilidad
El núcleo del avance reside en el diseño interno del material. Mediante el uso de copolímeros en bloque, un tipo de polímero que combina regiones rígidas y elásticas, los investigadores han generado estructuras cilíndricas de apenas 5-7 nanómetros de grosor.
Para ponerlo en perspectiva, un cabello humano mide unos 90.000 nanómetros. Estas diminutas estructuras cilíndricas, orientadas durante la impresión 3D, confieren al material sus propiedades duales de rigidez y elasticidad.
Este control preciso a nivel nanométrico permite que los diseñadores orienten las propiedades mecánicas en distintas zonas de un objeto. De este modo, se pueden crear materiales con propiedades personalizadas en diferentes direcciones, lo que aporta una flexibilidad sin precedentes en el diseño de materiales avanzados.
Innovación accesible y económica
Un elemento fundamental de este avance es su viabilidad industrial. Mientras que materiales comparables, como los elastómeros de cristal líquido, resultan costosos y requieren procesos complejos, los elastómeros termoplásticos empleados en este proyecto cuestan apenas un centavo por gramo. Además, pueden procesarse con impresoras 3D comerciales, haciéndolos altamente accesibles.
Otro aspecto revolucionario de este material es su capacidad para ser reutilizado. Gracias a un proceso llamado recocido térmico (calentamiento y enfriamiento controlado), las piezas impresas pueden auto-repararse si se dañan. Esta propiedad también facilita el reciclaje, un atributo crucial en un mundo que busca reducir el impacto ambiental de los materiales plásticos.
Posibilidades infinitas para aplicaciones futuristas
El equipo también ha demostrado que el material puede incorporar aditivos funcionales sin perder sus propiedades. Por ejemplo, añadieron una molécula que hace que el plástico brille en rojo bajo luz ultravioleta.
Este tipo de adaptaciones podría dar lugar a plásticos funcionales para electrónica portátil, dispositivos biomédicos y estructuras complejas, como textos impresos con geometrías precisas. El próximo paso del equipo es explorar arquitecturas que se adapten a dispositivos electrónicos vestibles y sistemas médicos avanzados.
Una visión prometedora para la sostenibilidad
Este desarrollo marca un hito en la evolución de los materiales plásticos, combinando sostenibilidad, funcionalidad y versatilidad. La posibilidad de fabricar materiales con propiedades programables y reciclables no solo redefine la impresión 3D, sino que abre nuevas fronteras para el diseño de productos más inteligentes y ecológicos.
FUENTE: MEDIOS INTERNACIONALES