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(Foco Nanowerk) La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, ha abierto nuevas puertas en el diseño y la fabricación. La resolución más alta se logra utilizando una técnica llamada escritura láser directa (DLW), en la que se enfoca un láser sobre un material sensible a la luz para solidificar estructuras microscópicas 3D. Uno de los desafíos de la impresión 3D es la naturaleza estática de las estructuras impresas, lo que limita su capacidad para adaptarse a condiciones o requisitos cambiantes.
Para ampliar las posibles aplicaciones, los científicos quieren diseñar microestructuras impresas en 3D para que respondan a estímulos como la luz. Esto permitiría eliminar o estabilizar partes de una estructura si fuera necesario. Las aplicaciones podrían incluir romper estructuras de tejido en el cuerpo, eliminar materiales de soporte de estructuras complejas o introducir movimientos controlados.
Informar sus resultados en Materiales funcionales avanzados (“Microestructuras impresas en 3D que pueden borrarse con la oscuridad”), investigadores de Alemania y Australia han desarrollado una resistencia sensible a la luz para la escritura láser directa. Una «resistencia sensible a la luz» es un tipo de material utilizado en la impresión 3D que reacciona a la luz. Cuando se expone a la luz, este material se solidifica y forma una estructura.
La característica única de una resistencia sensible a la luz es que puede cambiar su estado dependiendo de la exposición a la luz. Por ejemplo, puede permanecer estable y conservar su forma bajo ciertas condiciones de iluminación, pero puede desintegrarse o desintegrarse cuando la luz se apaga o se bloquea. Esta propiedad permite la creación de estructuras impresas en 3D que pueden modificarse o eliminarse después de la producción simplemente cambiando las condiciones de iluminación.
![texto](https://www.nanowerk.com/spotlight/id63721_1.jpg)
El material de los investigadores se basa en la formación y disolución de enlaces químicos inducida por la luz. Iluminados con luz verde, los enlaces permanecen conectados como una red que sostiene una estructura. En la oscuridad, la red se deshace cuando los lazos se rompen y la forma se borra.
El equipo creó varios polímeros sensibles a la luz uniendo grupos químicos sensibles a la luz a cadenas de polímeros más largas. Luego los usaron para imprimir filas de estrellas microscópicas en 3D. Sin luz, las estrellas se descomponían cuando se sumergían en disolvente durante varios días, acelerando el proceso de decodificación. Bajo una iluminación verde constante, las estructuras permanecieron intactas.
Al ajustar la potencia del láser durante la impresión, los científicos controlaron la rapidez con la que las estrellas se desintegraban posteriormente en la oscuridad. Una mayor potencia generó más conexiones en la red y ralentizó el desmantelamiento. Esto demuestra una reactividad sintonizable sin cambiar la química de la resistencia.
Los investigadores también imprimieron andamios multimaterial combinando su nueva resistencia con una tradicional. La resistencia tradicional formó la base mientras que la nueva imprimió soportes y puentes removibles. Cuando los puentes se mantuvieron en la oscuridad del disolvente, se deterioraron selectivamente con el tiempo hasta que la estructura colapsó.
En otra demostración, el equipo imprimió una esfera microscópica en una caja sostenida por un bloque de su material fotosensible. En la oscuridad, el apoyo se disolvió de forma controlada y finalmente permitió que el balón rodara libremente hacia el área penal.
![Descripción general del modelo de bola en caja utilizado para demostrar capacidades de movimiento sin precedentes](https://www.nanowerk.com/spotlight/id63721_2.jpg)
Normalmente, las estructuras de soporte deben eliminarse activamente de las construcciones impresas en 3D utilizando disolventes adicionales o fuerza mecánica. Los investigadores dicen que su resistencia tiene un mecanismo de autodestrucción incorporado que no requiere pasos adicionales. Esto permitió la presión sin precedentes de su estructura esférica en movimiento.
En general, el estudio establece una resistencia para la impresión 3D de alta resolución que simplifica la integración del comportamiento de respuesta en microestructuras. La luz controlada puede estabilizar o desestabilizar piezas fabricadas con el material después de la producción. Sin alterar la pintura en sí, el proceso de impresión programa su vida útil antes de que se deteriore en la oscuridad.
La tecnología podría permitir la impresión 3D de componentes electrónicos reconfigurables, soportes extraíbles para producir formas complejas y andamios o micromáquinas con capacidad de respuesta incorporada. Los investigadores sugieren aplicaciones médicas como la liberación controlada de células a partir de estructuras de tejido impreso que se disuelven a un ritmo predecible después de la implantación. La simplicidad de imprimir y luego borrar en la luz o en la oscuridad hace que el avance sea muy accesible.
La impresión 3D ya permite diseños surgidos directamente de la imaginación. Si bien la tecnología de impresión 4D, que crea objetos que pueden cambiar de forma o propiedades con el tiempo en respuesta a estímulos externos como el calor, la luz o la humedad, ya está establecida, la introducción de la capacidad de respuesta a la luz y la oscuridad agrega un nivel de control revolucionario. Esta innovación permite cambios precisos y bajo demanda en la postproducción de microestructuras simplemente cambiando la exposición a la luz. La capacidad de borrar o estabilizar estructuras con luz u oscuridad allana el camino para aplicaciones avanzadas en diversos campos y aumenta la versatilidad y funcionalidad de la fabricación en lotes pequeños.
De
Miguel
Berger
– Michael es autor de tres libros de la Royal Society of Chemistry: Nano-Society: Pushing the Boundaries of Technology, Nanotechnology: The Future is Tiny y Nanoengineering: The Skills and Tools Making Technology Invisible Copyright ©
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