Objetos 3D creados con una nueva generación de materiales 4D que reprograman su forma, sus propiedades o su función para adaptarse al entorno
Como ya tratamos anteriormente en Think Big, la evolución tecnológica de la impresión 3D ha dado paso a una nueva dimensión de la mano del arquitecto Skylar Tibbits, materializándose en la idea de la impresión 4D. Un nuevo concepto de impresión que basa su innovación en la posibilidad imprimir objetos en tres dimensiones, para que a continuación evolucionen por si mismos y en el tiempo hacia estructuras mucho más complejas. Una tecnología que llega en el momento justo en el que las impresoras 3D de uso doméstico están cada vez más cerca del consumidor.
Pues bien, investigadores de la Universidad de Illinois, de la SEAS Harvard y de la Universidad de Pittsburg, acaban de recibir una subvención de 850.000 dólares de la Oficina de Investigación del Ejército de los Estados Unidos para la investigación y el desarrollo de una nueva generación de materiales 4D, capaces de adaptar su comportamiento y sus propiedades a los estímulos externos.
El proyecto de investigación está dirigido por Anna C. Balazs, una profesora de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburg, que estudia el diseño computacional de geles sensibles y materiales compuestos químico-mecánicos. Además, cuenta con la colaboración del Jennifer A. Lewis, profesora y miembro del Instituto Wyss de Ingeniería inspirada en la Biología en SEAS Harvard y experta en impresión 3D de materiales funcionales; y la colaboración del profesor de Química y de Ciencia de los Materiales de la Universidad de Illinois, Ralph G. Nuzzo, experto en producción de nuevos materiales estímulo-sensibles.
El objetivo de este estudio de investigación es la manipulación de materiales a escala micro y nanométrica, a través de las técnicas de fabricación aditiva de la impresión 3D, para que dichos materiales experimenten transformaciones de sus estructuras a lo largo del tiempo en la escala macrométrica, dando lugar a una nueva generación de materiales 4D.
La idea es dar un paso más en la fabricación 3D con materiales estáticos, y construir objetos con compuestos biomiméticos que simplemente reprograman su forma, sus propiedades o la función demandada para adaptarse al entorno, en base a unos estímulos externos. Con la actual precisión de la impresión en tres dimensiones de materiales jerárquicamente estructurados, junto con la capacidad de sintetizar componentes estímulo-adaptativos y la posibilidad de predecir el comportamiento evolutivo del sistema en el tiempo, se espera sentar las bases del nuevo campo de la impresión 4D.
A medida que se avance en la producción de estos materiales con propiedades estímulo-adaptativas a escala nanométrica, se abren nuevos frentes para la producción de una nueva generación de superficies, textiles, recubrimientos y componentes estructurales con nanosensores inteligentes. Estos avances darán pie a tejidos que modificarán su color como respuesta a la acción de la luz, superficies que regulan su permeabilidad en función de la humedad ambiente o incluso materiales que incrementan su resistencia con la acción de una fuerza externa.
Imágenes | vía MIT
