Extrusión de estructuras heterogéneas parecidas a filamentos: un nuevo paradigma en la fabricación de gradientes...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ciencia de los Polímeros
• Ingeniería mecánica

Sus antecedentes:

• Las interfaces de materiales blandos a duros en sistemas multimateriales a menudo fallan debido a desajustes en las propiedades mecánicas.
• Las diferencias de rigidez entre los polímeros/tejidos blandos y los metales/cerámicas duros comprometen la integridad estructural.

Objetivo del estudio:

• Presentar un método basado en la extrusión para la fabricación de materiales con gradiente de rigidez continuo.
• Para mitigar los desajustes mecánicos en las uniones de materiales blandos y duros.

Principales métodos:

• Se utilizó un enfoque basado en la extrusión con polidimetilsiloxano y microesferas expandibles termoplásticas (EM).
• Caracterización de la morfología del material para confirmar la distribución EM y la variación de rigidez.
• Propiedades mecánicas de gradiente ajustadas mediante el ajuste de la temperatura de expansión EM.

Principales resultados:

• Se han fabricado con éxito materiales de gradiente de rigidez continuo con distribución EM controlada.
• Demostrada rigidez de tracción y flexión ajustable a lo largo de la longitud del material.
• Control preciso de la magnitud y el alcance del gradiente, incluidos los ajustes posteriores a la fabricación.

Conclusiones:

• El método de extrusión ofrece una solución escalable y eficiente para crear materiales de gradiente.
• Esta técnica proporciona una mayor flexibilidad para el diseño de materiales con propiedades mecánicas adaptadas.
• Potencial para el diseño de materiales avanzados en aplicaciones industriales y biomédicas, particularmente en la mitigación de interfaces blandas y duras.