Segundo a Universidade de Stuttgart, pesquisadores desenvolveram um novo tipo de “tinta” que possibilita a impressão 3D de polímeros condutores eletroquimicamente comutáveis, utilizando um processo baseado em luz. Pesquisadores das universidades de Heidelberg e Stuttgart conseguiram tornar os chamados polímeros redox úteis para a manufatura aditiva com processamento digital de luz. As complexas estruturas bidimensionais e tridimensionais criadas dessa forma podem ser manipuladas eletroquimicamente para mudar de cor. Isso abre novas perspectivas para a fabricação de dispositivos optoeletrônicos impressos em 3D.
O trabalho de pesquisa foi realizado no âmbito do Grupo de Treinamento em Pesquisa “Transporte Misto Iônico-Eletrônico: Dos Fundamentos às Aplicações”, que conta com o apoio de ambas as universidades.
“Embora a tecnologia já tenha sido usada com sucesso na odontologia, por exemplo, até agora, a impressão DLP de polímeros condutores para aplicações em optoeletrônica tem sido um desafio”, disse a Profª. Eva Blasco. A pesquisadora e sua equipe no Instituto de Engenharia de Sistemas Moleculares e Materiais Avançados da Universidade de Heidelberg estão investigando materiais funcionais exclusivos para impressão 3D. O projeto foi realizado em estreita colaboração com a Profª. Sabine Ludwigs e seu grupo no Instituto de Química de Polímeros da Universidade de Stuttgart, especialistas em polímeros condutores e comutação eletroquímica.
As duas equipes de pesquisa desenvolveram uma nova “tinta” à base de metacrilato que contém grupos carbazol redox-ativos. Essas unidades redox permitem que tais materiais doem ou aceitem elétrons em suas cadeias poliméricas, tornando-os eletricamente condutores e capazes de mudar de cor dependendo de seu estado de oxidação ou redução. Em seu trabalho atual, os pesquisadores conseguiram usar essa formulação de tinta fotocondutora para fabricar estruturas que podem ser manipuladas eletroquimicamente mesmo após a impressão, mantendo suas propriedades comutáveis.
“Esta pesquisa foi possível graças a uma estreita cooperação interdisciplinar em nossos laboratórios em Heidelberg e Stuttgart”, disseram Christian Delavier e Svenja Bechtold, ambos trabalhando em suas dissertações no âmbito do Grupo de Treinamento em Pesquisa.
Utilizando essa formulação de tinta contendo carbazol, matrizes de pixels bidimensionais e padrões quadriculados, bem como uma pirâmide tridimensional multicamadas, foram fabricados aditivamente de forma direta. Originalmente quase transparentes, essas estruturas complexas primeiro adquiriram uma cor verde clara por meio de estimulação eletroquímica e, em seguida, tornaram-se verde-escuras e, por fim, praticamente pretas.
“Este processo é completamente reversível e pode ser controlado até o nível do pixel, dependendo da estrutura. O controle na terceira dimensão, ou seja, em relação à altura da arquitetura, é particularmente interessante”, disse Sabine Ludwigs. De acordo com o Prof. Blasco e a Profª. Ludwigs, a combinação da impressão 3D de alta resolução baseada em luz com polímeros redox abre novas possibilidades para a fabricação aditiva de telas de pixels ou atuadores para aplicações em robótica flexível, nas quais o volume pode ser alterado eletroquimicamente.
A Fundação Alemã de Pesquisa (DFG) está financiando o Grupo de Treinamento em Pesquisa “Transporte Misto Iônico-Eletrônico” (RTG 2948), sediado na Universidade de Heidelberg e na Universidade de Stuttgart. Os resultados de suas pesquisas atuais foram publicados na revista Advanced Functional Materials. Para saber mais sobre a pesquisa, acesse o site.
