De acordo com a Southern University of Science and Technology (SUSTech) da China, polímeros de memória de forma (SMPs) têm sido amplamente usados na impressão 4D devido ao seu módulo relativamente alto. A maioria dos SMPs usados para impressão 4D são materiais termoendurecíveis – o que significa que, uma vez que a estrutura química é determinada, eles só podem “lembrar” de uma forma permanente.
Alguns estudos recentes introduziram redes adaptativas covalentes (CAN) em SMPs para atingir múltiplas formas permanentes reconfiguráveis. No entanto, os SMPs covalentes dinâmicos existentes não podem considerar o desempenho da memória de forma, a capacidade de deformação e reconstrução e a capacidade de impressão de alta precisão.
Para resolver os problemas acima, a equipe do Professor Qi Ge do Departamento de Engenharia Mecânica e de Energia da SUSTech fez um progresso significativo na tecnologia de impressão 4D reconfigurável. Eles desenvolveram um polímero de memória de forma de rede adaptável covalente (MRC-SMP) com altas propriedades mecânicas que podem ser usadas para impressão 3D de alta resolução de processamento de luz digital (DLP) – realizando impressão 4D reconfigurável, de grande deformação e de alta precisão.
Sua conquista relacionada, intitulada ‘Impressão 4D reconfigurável por meio de polímero de memória de forma de rede adaptativa cooperativa e mecanicamente robusta’, foi publicada na Science Advances.
A estrutura de treliça MRC-SMP é impressa por uma impressora DLP para mostrar o comportamento de memória de forma de grande deformação (Figura 1a). Conforme mostrado na Figura 1b, a reconfiguração de forma permanente da estrutura de treliça causada pela reação de transesterificação e a forma configurada MRC-SMP ainda possuem grande desempenho de deformação e desempenho de memória de forma.
Além disso, a rede adaptativa covalente também dota MRC-SMP com capacidade de soldagem de alta resistência. Três estruturas de treliça MRC-SMP impressas de alta precisão e um conector MRC-SMP formam uma pinça de preensão por meio de soldagem e reconfiguração de forma (Figura 1c). A pinça MRC-SMP pode ser programada para o estado desdobrado primeiro e, em seguida, restaurada para o estado de preensão por meio da memória de forma para levantar objetos pesados.
A combinação do desempenho reconfigurável MRC-SMP e impressão multimaterial pode fabricar estruturas de origami com memória de forma tridimensional em qualquer formato – reduzindo muito o tempo necessário para fabricar estruturas complexas de origami SMP. Conforme mostrado na Figura 2a, o origami multimaterial é feito de MRC-SMP como dobradiças deformáveis e resina fotocurável de alta resistência e alta temperatura como superfícies de placa rígida.
A deformabilidade significativa do MRC-SMP permite a rápida reconfiguração de um origami impresso em múltiplos origamis SMP (Figura 2a-c). A alta temperatura de transição vítrea do MRC-SMP garante que as estruturas de origami 3D tenham alta rigidez à temperatura ambiente e possam suportar cargas pesadas (Figura 2d-e).
Honggeng Li, Professor Assistente de Pesquisa do Departamento de Engenharia Mecânica e de Energia da SUSTech, é o primeiro autor do artigo. O Professor Qi Ge é o autor correspondente, e a SUSTech é a primeira unidade afiliada.
Esta pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (NSFC), pelo Programa de Talentos do Rio das Pérolas da Província de Guangdong, pela Fundação de Ciências Naturais da Província de Guangdong e pela Comissão de Inovação Científica e Tecnológica de Shenzhen. Para saber mais sobre a pesquisa acesse o site.
