Ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), en Australia, han demostrado una forma de ayudar a que el plástico impreso en 3D se cure a sí mismo a temperatura ambiente utilizando sólo luces.

El profesor Cyrille Boyer y su equipo, formado por el Dr. Nathaniel Corrigan y el Sr. Michael Zhang, de la Escuela de Ingeniería Química de la UNSW, han demostrado que la adición de un "polvo especial" a la resina líquida utilizada en el proceso de impresión puede ayudar a realizar reparaciones rápidas y sencillas en caso de que el material se rompa.

 

Para ello, basta con iluminar el plástico impreso con luces LED estándar durante aproximadamente una hora, lo que provoca una reacción química y la fusión de las dos piezas rotas.

 

El proceso completo hace que el plástico reparado sea incluso más fuerte que antes de dañarse, y se espera que el desarrollo y la comercialización de la técnica ayuden a reducir los residuos químicos en el futuro.

 

Esto se debe a que las piezas de plástico rotas no tendrían que ser desechadas, ni siquiera recicladas, y podrían ser reparadas de forma sencilla incluso cuando permanecieran incrustadas en un componente que incluyera muchos otros materiales.

 

Los resultados de la investigación del equipo se han publicado en la revista Angewandte Chemie International Edition.

 

Reducir los residuos de plástico

"En muchos lugares donde se utiliza un material polimérico, se puede utilizar esta tecnología. Así, si un componente falla, se puede reparar el material sin tener que tirarlo", explica el Dr. Corrigan. "Hay un beneficio medioambiental evidente porque no hay que volver a sintetizar un material nuevo cada vez que se rompe. Estamos aumentando la vida útil de estos materiales, lo que va a reducir los residuos de plástico".

 

El aditivo en polvo que utiliza el equipo de la UNSW es un tritiocarbonato, conocido como agente de transferencia de cadena de fragmentación por adición reversible (RAFT) que fue desarrollado originalmente por el CSIRO. El agente RAFT permite la reorganización de la red nanoscópica de elementos que componen el material y permite la fusión de las piezas rotas.

 

Esto se produce en unos 30 minutos cuando las luces LED UV inciden directamente sobre el plástico roto, y la curación completa tiene lugar después de aproximadamente una hora.

 

Los experimentos, incluso en un violín impreso en 3D, demuestran que la resistencia del plástico autorreparado se recupera por completo en comparación con su estado original sin romper.
 
El equipo afirma que la comercialización del proceso es posible gracias a la simplificación y rapidez de su sistema en comparación con las formas existentes de reparar materiales impresos en 3D rotos.

 

"Hay otros procesos que hacen esto, pero se basan en la química térmica para reparar el material y normalmente se necesitan alrededor de 24 horas y múltiples ciclos de calentamiento para lograr el mismo tipo de resultado", dijo el Dr. Corrigan. "Otra restricción es que se necesita un horno que se calienta a alta temperatura y, obviamente, no se puede reparar el material plástico in situ, sino que hay que desmontarlo del componente, lo que añade un nivel de complejidad y retraso.Con nuestro sistema, se puede dejar el plástico roto en su sitio y hacer brillar la luz sobre todo el componente. Sólo los aditivos de la superficie del material se ven afectados, por lo que es más fácil y también acelera todo el proceso".

 

El profesor Boyer afirma que la nueva tecnología podría utilizarse en una serie de aplicaciones en las que actualmente se emplean materiales avanzados impresos en 3D en componentes especializados de alta tecnología.

Entre ellas se encuentran la electrónica portátil, los sensores e incluso la fabricación de calzado.

 

Fuente: www.unsw.edu.au

Foto: © Christian Englmeier / Unsplash