De acordo com a Penn State, uma equipe multidisciplinar, incluindo pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas, desenvolveu com sucesso um método de ponta para impressão 3D de elastômeros de cristal líquido colestérico (CLCEs), abrindo caminho para materiais dinâmicos que mudam de cor e podem responder a estresse mecânico. Este trabalho, publicado na Advanced Materials, combina técnicas avançadas de impressão com propriedades únicas de materiais para abrir caminho para aplicações inovadoras em sensores inteligentes, displays e robótica. No centro desse avanço estão os CLCEs – materiais macios e emborrachados capazes de mudar de cor quando submetidos a estresse mecânico.
“As mudanças de cor são causadas pela capacidade do material de manipular a luz, assim como a carapaça de um besouro reflete a luz para criar uma exibição colorida”, disse Shu Yang, Professor Joseph Bordogna e Catedrático de Ciência e Engenharia de Materiais (MSE) e pesquisador principal do trabalho. “Esses materiais têm o potencial de solucionar problemas da indústria nas áreas de medicina, diagnóstico e monitoramento, e podem até ser usados na arte.”
A inovação da equipe gira em torno de uma nova técnica de impressão 3D conhecida como Coaxial Direct Ink Writing (DIW), que permite a impressão precisa de estruturas multiestáveis e que mudam de cor.
Ao transformar estruturas 2D em estruturas 3D, o precursor líquido do CLCE é tão viscoso que, quando empurrado através de um bico de impressão 3D, ele dificulta a formação das estruturas de hélice torcida, que são responsáveis pelas características de mudança de cor dos CLCEs.
Para resolver esse problema, Alicia Ng, uma estudante de doutorado em MSE e principal autora do estudo, e seus colegas se propuseram a encontrar a viscosidade CLCE perfeita: espessa o suficiente para manter a integridade estrutural do produto final, mas não espessa demais para permitir que o material flua facilmente através de um bico de impressão.
“Desenvolvemos uma casca de silicone transparente para servir de suporte para o núcleo do CLCE”, disse Ng. “Essa combinação única de materiais nos permitiu preservar as propriedades de mudança de cor dos CLCEs, ao mesmo tempo em que proporcionava a resistência estrutural necessária para suportar designs 3D complexos”. Para saber mais sobre o CLCE acesse o site.
