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Investigadores imitan la naturaleza para una colorida impresión 3D

Published on junio 16, 2020 by Alicia M.

Investigadores de la Universidad de Illinois están demostrando cómo se pueden usar las tecnologías de fabricación aditiva para producir múltiples colores a partir de una sola tinta. Más específicamente, el artículo de investigación titulado Tunable structural color of bottlebrush block copolymers through direct-write 3D printing from solution, se publicó en la revista Science Advances, y explora cómo los materiales de impresión 3D pueden reflejar los colores mediante el uso de estructuras a nanoescala, llamadas cristales fotónicos . Esta última investigación es interesante, ya que muestra cómo se pueden desbloquear nuevas aplicaciones estudiando materiales de fabricación aditiva en lugar del proceso de producción. A medida que las tecnologías de impresión 3D han madurado, la próxima revolución parece estar en el desarrollo de materiales.

De hecho, la editora de Ciencias Físicas de la Oficina de Noticias de la Universidad de Illinois, Lois Yoksoulian, explica que algunos de los colores más vibrantes se encuentran en la naturaleza. Por lo tanto, observar el fenómeno detrás de estos colores puede dar a los científicos pistas sobre cómo lograr esto utilizando la tecnología de impresión 3D. Continúa explicando que el fenómeno se conoce como coloración estructural (que ocurre a nivel de nanoescala). “Cuando los rayos de luz se reflejan en estas estructuras colocadas periódicamente ubicadas en las alas y pieles de algunos animales y dentro de algunos minerales, interfieren constructivamente entre sí para amplificar ciertas longitudes de onda y suprimir otras. Cuando las estructuras están bien ordenadas y son lo suficientemente pequeñas, aproximadamente mil veces más pequeñas que un cabello humano, los rayos producen una vívida explosión de color”.

La velocidad y la temperatura de impresión dictan los colores que vemos.

Por lo tanto, en el mundo de los polímeros, lograr la precisión a nanoescala es clave para obtener estos colores. Ying Diao, profesor de ingeniería química y biomolecular en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, comentó: “Se necesita un control preciso de la síntesis y el procesamiento de polímeros para formar las capas increíblemente delgadas y ordenadas que producen el color estructural como vemos en la naturaleza”. Al ajustar cuidadosamente el proceso de ensamblaje de polímeros con forma de cepillo de botella con una estructura única durante la impresión 3D, los investigadores pudieron imprimir cristales fotónicos con espesores de capa ajustables que reflejan el espectro de luz visible de una sola tinta. Con el trabajo a nivel de nanoescala, una limitación a menudo se está ampliando porque el nivel de precisión que se requiere no permite imprimir en 3D rápidamente.

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Como resultado, el equipo de investigadores utilizó una impresora 3D de consumo modificada para ajustar la velocidad con la que se mueve una boquilla de impresión a través de una superficie con temperatura controlada. “Tener control sobre la velocidad y la temperatura de la deposición de tinta nos permite controlar la velocidad de ensamblaje y el espesor de la capa interna a nanoescala, lo que una impresora 3D normal no puede hacer”, dijo Bijal Patel, un estudiante graduado y autor principal del estudio. “Eso dicta cómo la luz se reflejará en ellos y, por lo tanto, el color que vemos”.

Además, el equipo está trabajando para expandir la relevancia industrial del proceso, ya que el método actual no es adecuado para la impresión de gran formato. Es cierto que la próxima revolución en la fabricación aditiva parece estar relacionada con los materiales. Hoy en día, los fabricantes e investigadores a menudo están limitados por la disponibilidad de diferentes materiales en lugar del proceso de impresión 3D en sí. Bijal Patel concluyó: “Este trabajo destaca lo que se puede lograr a medida que los investigadores comienzan a dejar de enfocarse en la impresión 3D como una forma de colocar un material a granel en formas interesantes. Aquí, estamos cambiando directamente las propiedades físicas del material en el punto de impresión y desbloqueando un nuevo comportamiento”.

Puedes encontrar más información del proyecto, aquí. ¿Qué piensas de la utilización de colores naturales para impresión 3D? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: FacebookTwitterYoutube y RSS. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.

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