Estruturas totalmente líquidas são impressas em 3D

Redação do Site Inovação Tecnológica -  15/05/2018

É uma impressora 3D modificada para imprimir líquido em líquido. [Imagem: Berkeley Lab]

Impressão 3D de líquidos

Uma equipe do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, nos EUA, desenvolveu uma maneira de imprimir estruturas tridimensionais compostas inteiramente de líquidos.

Usando uma impressora 3D modificada, Joe Forth e seus colegas injetaram finos jatos de água - eles os chamam de "fios" - em óleo de silicone, esculpindo tubos feitos de um líquido dentro de outro líquido.

A impressora 3D de líquidos injeta "fios" de água em um surfactante especial feito com nanopartículas que travam a água no lugar. O surfactante, essencialmente sabão, impede que os tubos se quebrem em gotículas. O surfactante é tão eficiente nisso que a equipe o chama de "supersabão de nanopartículas".

O supersabão foi fabricado dispersando nanopartículas de ouro em água e ligantes de polímero em óleo. As nanopartículas de ouro e os ligantes poliméricos tendem a se ligar uns aos outros, mas também querem permanecer em seus respectivos meios de água e óleo.

Logo após a água ser injetada no óleo, dezenas de ligantes no óleo se ligam a nanopartículas individuais na água, essencialmente "vitrificando", o que estabiliza a interface entre o óleo e a água e trava as estruturas líquidas no lugar. O resultado são estruturas líquidas dispersas em meio líquido, tudo estável.

"Nós podemos espremer o líquido de uma agulha e colocar fios de água em qualquer lugar que quisermos em três dimensões. Também podemos tocar o material com uma força externa, que momentaneamente quebra a estabilidade do supersabão e muda a forma dos fios de água. As estruturas são infinitamente reconfiguráveis," disse Forth.

A impressão de água em óleo usa um supersabão: As nanopartículas de ouro na água se combinam com ligantes poliméricos no óleo para formar um filme elástico na interface, travando a estrutura no lugar. [Imagem: Berkeley Lab]

Eletrônica líquida

A equipe imprimiu fios líquidos entre 10 micrômetros e 1 milímetro de diâmetro, e em uma variedade de formas espiraladas e ramificadas de até vários metros de comprimento. Outra vantagem é que o material pode se adaptar ao ambiente e mudar repetidamente de forma.

Forth acredita que seu material totalmente líquido poderá ser usado para construir eletrônicos líquidos que alimentem aparelhos flexíveis e elásticos.

Ele também prevê a possibilidade de ajustar quimicamente os tubos e as moléculas fluindo através deles, levando a novas maneiras de separar moléculas ou entregar precisamente blocos de construção em nanoescala para compostos em processo de fabricação.

"É uma nova classe de material que pode se reconfigurar, e tem o potencial de ser personalizado em recipientes de reação líquidos para muitos usos, da síntese química e transporte de íons até a catálise," acrescentou o professor Thomas Russell, coordenador da equipe.

Bibliografia:

Reconfigurable Printed Liquids
Joe Forth, Xubo Liu, Jaffar Hasnain, Anju Toor, Karol Miszta, Shaowei Shi, Phillip L. Geissler, Todd Emrick, Brett A. Helms, Thomas P. Russell
Advanced Materials
Vol.: 1707603
DOI: 10.1002/adma.201707603