Revolucionando a Engenharia Biomédica:Impressão 4D de Materiais Eletromecânicos Inteligentes

Universidade Carlos III de Madrid, Espanha
Uma nova impressora inteligente permite a fabricação de materiais multifuncionais macios, adaptando continuamente os parâmetros de extrusão. Combinando métodos experimentais e computacionais, imprime materiais condutores e magnetoativos com propriedades mecânicas que imitam tecidos biológicos. (Imagem:UC3M)
Pesquisadores da Universidade Carlos III de Madrid (UC3M) criaram software e hardware para uma impressora 4D com aplicações na área biomédica. Além da impressão 3D, esta máquina permite controlar funções extras:programar a resposta do material para que a mudança de forma ocorra sob campo magnético externo, ou mudanças em suas propriedades elétricas se desenvolvam sob deformação mecânica.

Esta linha de pesquisa tem como foco o desenvolvimento de estruturas multifuncionais moles, que consistem em materiais com propriedades mecânicas que imitam tecidos biológicos como o cérebro ou a pele. Além disso, podem alterar sua forma ou propriedades quando acionados por estímulos externos, como campos magnéticos ou correntes elétricas.

Até agora, esta equipa de investigadores tinha feito vários avanços na concepção e fabrico destas estruturas, mas eram muito limitados em termos de concepção de forma e programação de respostas inteligentes. O trabalho apresentado em seu último estudo, publicado na revista Advanced Materials Technologies, permitiu-lhes abrir novas possibilidades ao desenvolver uma nova metodologia de impressão 4D.

“Esta tecnologia permite-nos não só controlar a forma como imprimimos estruturas tridimensionais, mas também dar-lhes a capacidade de alterar as suas propriedades ou geometria em resposta à ação de campos magnéticos externos, ou a capacidade de modificar as suas propriedades elétricas quando se deformam”, explicou um dos investigadores, Daniel García González, Chefe do projeto ERC 4D-BIOMAP (GA 947723) e Professor Associado do Departamento de Mecânica do Contínuo e Teoria das Estruturas da UC3M.

Este tipo de impressão é complexo, pois o material a ser extrudado passa de líquido para sólido durante o processo de impressão. Portanto, é necessário compreender a dinâmica dos materiais para adaptar o processo de fabricação e obter um material que seja suficientemente líquido quando flui através do bico da impressora, mas sólido o suficiente para manter uma forma específica.

Para tal, desenvolveram uma metodologia interdisciplinar que combina técnicas teóricas e experimentais que lhes permitem construir o dispositivo de impressão de raiz, incluindo o hardware e o software.

Os pesquisadores também desenvolveram um novo conceito de material que pode curar-se de forma autônoma, sem a necessidade de ação externa. "Esse material consiste em uma matriz polimérica macia incrustada de partículas magnéticas com campo remanescente. Para fins práticos, é como se tivéssemos pequenos ímãs distribuídos no material, de modo que, em caso de quebra, quando as partes resultantes forem reunidas novamente, elas se unirão fisicamente recuperando sua integridade estrutural", disse González.

Graças a estes avanços, a equipa conseguiu imprimir três tipos de materiais funcionais:alguns que alteram a sua forma e propriedades em resposta a campos magnéticos externos; outros com capacidade de autocura; e outros cujas propriedades elétricas (condutividade) variam de acordo com sua forma ou deformação.

A combinação de materiais com capacidade de autocura e cujas propriedades de condução elétrica variam com a deformação abre enormes possibilidades no desenvolvimento de sensores e robôs leves.

Para mais informações, entre em contato com a Fco. Javier Alonso em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa ter o JavaScript habilitado para visualizá-lo.; 916-249-035.