Borracha impressa em 3D para pneus de auto-reparo, sapatos

Depois de conquistar os materiais macios imprimíveis em 3D, os cientistas agora estão trabalhando para desenvolver diferentes materiais autocuráveis ​​ao longo de uma gama de rigidez, da borracha macia atual aos plásticos rígidos rígidos.

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Os cientistas têm um material de borracha impresso em 3D que pode se auto-reparar se for fraturado ou perfurado, abrindo caminho para pneus ou sapatos de autocura. O material, desenvolvido por pesquisadores da University of Southern California nos Estados Unidos, pode mudar o jogo para a robótica leve e até mesmo para a eletrônica, diminuindo o tempo de fabricação e aumentando a durabilidade e longevidade do produto.

É fabricado usando um método de impressão 3D que usa fotopolimerização. Este processo usa luz para solidificar uma resina líquida na forma ou geometria desejada. A fotopolimerização é obtida por meio de uma reação com um determinado grupo químico denominado tióis. Ao adicionar um oxidante à equação, eles se transformam em outro grupo chamado dissulfetos.

É o grupo dissulfeto que é capaz de se reformar quando quebrado, levando à capacidade de autocura. Encontrar a proporção certa entre esses dois grupos foi a chave para desbloquear as propriedades exclusivas dos materiais.



Quando aumentamos gradualmente o oxidante, o comportamento de autocura se torna mais forte, mas o comportamento de fotopolimerização se torna mais fraco, disse Qiming Wang, professor assistente da University of Southern California, nos Estados Unidos. Existe competição entre esses dois comportamentos. E, finalmente, descobrimos a proporção que pode permitir uma alta autocura e uma fotopolimerização relativamente rápida, disse Wang.

Em apenas 5 segundos, eles podem imprimir um quadrado de 17,5 milímetros, completando objetos inteiros em cerca de 20 minutos que podem se consertar em apenas algumas horas. Em seu estudo, publicado na NPG Asia Materials, eles demonstram a capacidade de seu material em uma gama de produtos, incluindo uma sapata, um robô macio, um composto multifásico e um sensor eletrônico.

Após serem cortados ao meio, em apenas duas horas a 60 graus Celsius cicatrizaram completamente, mantendo sua força e função. O tempo de reparo pode ser reduzido apenas aumentando a temperatura.

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Na verdade, mostramos que sob diferentes temperaturas - de 40 graus Celsius a 60 graus Celsius - o material pode curar quase 100 por cento, disse Kunhao Yu, um estudante da University of Southern California. Ao alterar a temperatura, podemos manipular a velocidade de cura, mesmo em temperatura ambiente o material ainda pode se autocurar, disse Yu.

Depois de conquistar os materiais macios imprimíveis em 3D, eles agora estão trabalhando para desenvolver diferentes materiais autocuráveis ​​ao longo de uma gama de rigidez, desde a borracha macia atual até os plásticos rígidos rígidos. Eles podem ser usados ​​para peças de veículos, materiais compostos e até mesmo armaduras corporais.