LCE, i materiali 3D che cambiano forma in risposta a stimoli esterni
I ricercatori della Oregon State University, guidati da Devin Roach, hanno sviluppato un metodo di stampa 3D per materiali che possono cambiare forma. Questi materiali, chiamati elastomeri liquido cristallini (LCE), sono programmati per imitare i movimenti muscolari dal momento in cui vengono stampati. Questo progresso promette di innovare settori essenziali come la medicina, la robotica e le tecnologie energetiche.
Gli LCE sono polimeri la cui struttura molecolare consente loro di reagire a stimoli esterni, come il calore, adottando forme precise. Questa proprietà apre nuove possibilità, in particolare per la progettazione di dispositivi in grado di convertire l’energia termica in energia meccanica. Ad esempio, un sistema realizzato con LCE potrebbe sfruttare l’energia del sole e trasformarla in energia meccanica che potrebbe essere immagazzinata e utilizzata su richiesta. Anche nella robotica questi materiali offrono opportunità, consentendo di creare macchine flessibili e adattabili in grado di operare in ambienti ostili o difficilmente accessibili all’uomo.
Secondo Devin Roach, gli LCE agiscono come “motori flessibili”, il che li rende promettenti candidati per dispositivi medici impiantabili. Ad esempio, potrebbero essere utilizzati per sviluppare stent che si adattano al corpo in tempo reale o per creare impianti uretrali in grado di trattare problemi come l’incontinenza. La loro compatibilità con i tessuti umani e la loro flessibilità offrono nuove prospettive per migliorare il trattamento di numerose malattie, secondo il ricercatore.
Lo sviluppo degli LCE ha presentato una serie di sfide tecniche, che il team di Roach ha superato grazie alla collaborazione con istituzioni come Harvard e i laboratori nazionali Sandia e Lawrence Livermore. Insieme, hanno sviluppato una tecnica che utilizza un campo magnetico e la tecnologia DLP per allineare le molecole di questi elastomeri. Questo approccio consente di creare oggetti complessi, strato per strato, con grande precisione e di ottenere strutture in grado di cambiare forma in risposta a stimoli specifici.
Il team ha anche esplorato l’applicazione degli LCE nello smorzamento delle vibrazioni, una tecnologia essenziale per attenuare le oscillazioni in sistemi come ponti, veicoli ed edifici. Utilizzando una tecnica di stampa 3D, i ricercatori hanno creato dispositivi in grado di dissipare l’energia in modo efficiente, illustrando la versatilità degli LCE in vari settori.
La ricerca condotta da Roach e dal suo team, finanziata dalla National Science Foundation e dall’US Air Force Office of Scientific Research, apre la strada a un futuro in cui i materiali intelligenti saranno essenziali nelle tecnologie di domani.
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*Crediti per tutte le foto: Università statale dell’Oregon
