Elastómeros imprimibles en 3D con una resistencia y tenacidad excepcionales

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química de los polímeros
• Ingeniería de fabricación

Sus antecedentes:

• La impresión tridimensional (3D) ofrece libertad de diseño, pero sufre de baja eficiencia y malas propiedades mecánicas en los polímeros.
• Los métodos de impresión 3D ultrarrápidos existentes mejoran la velocidad pero no el rendimiento del material.
• Las restricciones de impresión actuales limitan el diseño molecular para polímeros de alto rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una química de resina imprimible en 3D para elastómeros de alto rendimiento.
• Para abordar las limitaciones de las propiedades mecánicas en polímeros impresos en 3D.
• Para permitir aplicaciones de fabricación en masa para materiales impresos en 3D.

Principales métodos:

• Desarrollo de una nueva formulación de resina fotoimprimible.
• Utilizando enlaces covalentes dinámicos para la reconfiguración de la red de polímeros.
• Caracterización de las propiedades mecánicas (resistencia a la tracción, dureza) y características microarquitectónicas.

Principales resultados:

• Se obtiene un elastómero con una resistencia a la tracción de 94,6 MPa y una dureza de 310,4 MJ/m3.
• El rendimiento mecánico demostrado supera a todos los elastómeros impresos previamente en 3D.
• Se identificaron enlaces covalentes dinámicos que permiten el enlace jerárquico de hidrógeno, la separación de microfasas y la interpenetración.

Conclusiones:

• La nueva química de la resina supera las limitaciones clave en el rendimiento del polímero impreso en 3D.
• Los enlaces covalentes dinámicos son cruciales para lograr propiedades mecánicas superiores.
• Este avance allana el camino para la fabricación en masa utilizando la tecnología de impresión 3D.