Utilizamos cookies para mejorar su experiencia.Al continuar navegando en este sitio, acepta nuestro uso de cookies.Más información.Un equipo de la Universidad de Nápoles Federico II en Italia ha demostrado el uso de dióxido de carbono para imprimir hebras de microespuma en 3D.Su trabajo ha aparecido en línea en la revista Polymers.Estudio: Hilos Microespumados por Impresión 3D de Espuma.Haber de imagen: asharkyu/Shutterstock.comLos campos de investigación que incluyen aeroespacial, náutico, biomédico y deportivo han aprovechado materiales innovadores y avanzados en los últimos años.Entre los muchos materiales novedosos que se han desarrollado recientemente, las espumas poliméricas han demostrado ser beneficiosas debido a sus favorables propiedades mecánicas y físicas.Representación esquemática de los 5 pasos para imprimir hilos espumados: (a) impregnación, (b) desorción, (c) fusión, (d) formación de espuma y (e) adhesión entre los hilos.Crédito de la imagen: Tammaro, D et al., PolímerosEstos nuevos materiales poseen estructuras internas porosas jerárquicas que gobiernan sus relaciones estructura-propiedad.En comparación con las estructuras no jerárquicas, estos materiales poseen un comportamiento mecánico mejorado y un mayor número de superficies activas accesibles.En la naturaleza existen numerosos ejemplos de estructuras orgánicas con organización interna jerárquica.En estas estructuras, la eficiencia y el rendimiento óptimos se logran con requisitos mínimos de material.Los ejemplos incluyen panales, huesos y bambú.Las estructuras naturales tienen propiedades tales como una alta relación rigidez-peso, buena reflexión de la energía y baja conductividad térmica, que las hacen atractivas para los científicos.La fabricación de microespumas poliméricas 3D es un foco de investigación actualmente.La impresión 3D ha sido ampliamente propuesta como una solución tecnológica para este propósito, con varias ventajas sobre las técnicas de fabricación convencionales.Los investigadores han realizado varios esfuerzos para formar una malla jerárquica y estructuras de espuma a partir de polímeros.El software se utiliza para imprimir puntales filamentosos con poros a macro y microescala entre ellos.En la investigación actual se han encontrado limitaciones en cuanto a la densidad de los puntales extruidos y la porosidad entre hilos debido a las restricciones de resolución de impresión.Ha habido intentos de mejorar este proceso espumando cada hebra individual para producir espumas con estructuras porosas intra e interhebra altas.Un enfoque de dos etapas en el que las estructuras se imprimen con poros entre hebras y luego el material se espuma por lotes o se seca libremente para producir poros entre hebras.(a) Comparación entre las relaciones de expansión logradas con CO2 (este trabajo) y acetona [2].Imágenes SEM de la sección transversal de una hebra espumada con CO2 (b) y acetona (c).Crédito de la imagen: Tammaro, D et al., PolímerosOtro enfoque que se ha propuesto recientemente es utilizar la solubilización discontinua o en línea de los agentes de expansión en un proceso de un solo paso.Sin embargo, el diseño de microespumas de polímero 3D con morfologías innovadoras y ajustadas sigue siendo problemático debido a las limitaciones actuales en tecnologías y procesos.La impresión de espuma 3D en sí misma es una innovación tecnológica reciente en el campo de la fabricación aditiva, que aún no se comprende bien y presenta varios desafíos técnicos antes de que pueda alcanzar la comercialización completa.Los mecanismos de formación de espuma en la boquilla de la impresora no se comprenden correctamente y existen dificultades para controlar el proceso.El diseño de microespumas poliméricas con morfologías y estructuras de poros finamente controladas es clave para su aplicación comercial en múltiples campos de investigación e ingeniería de vanguardia.Lograr esto ayudará a los científicos a explotar al máximo el rico potencial de las estructuras jerárquicas, que ofrecen un amplio espacio de diseño para los científicos de materiales.Los autores han informado sobre la síntesis ecológica de microespumas de polímero 3D jerárquicas y porosas que utilizan dióxido de carbono para producir materiales con morfologías de burbujas ad-hoc.El diseño, la producción y la caracterización de los materiales se han explorado en profundidad en el estudio.Se destaca la relación entre la morfología de la burbuja y los parámetros del proceso, a saber, la concentración y la temperatura de CO2.Las microespumas se produjeron utilizando polímeros biodegradables y sostenibles y PLA.Luego, estos polímeros se soplaron con dióxido de carbono, creando un proceso de síntesis ecológico y sostenible.El CO2 al 15% en peso produce una espuma de baja densidad (40 kg/m3) con porosidades a micro y macroescala.El contenido de cristalinidad de las espumas producidas osciló entre el 5 % y el 45 % según la concentración de CO2, lo que demuestra una relación lineal.Los autores observaron que el módulo de elasticidad de las hebras espumadas estaba fuertemente influenciado por el contenido de cristalinidad.Los autores propusieron una ecuación de Egli corregida y así explicaron la relación entre las propiedades mecánicas y la densidad de la espuma.Por lo tanto, en la investigación se demostró un modelo innovador que demostró la interacción de la cristalinidad y las propiedades.(a) curvas DSC para una hebra de PLA impresa y espumada/impresa;(b) efecto de la relación de expansión en el contenido de cristalinidad: la línea discontinua es una guía para el ojo.Crédito de la imagen: Tammaro, D et al., PolímerosSe descubrió que el enfriamiento adiabático es el principal mecanismo de fraguado de las hebras de polímero.Este enfriamiento se debe a la rápida expansión adiabática durante la formación de las microespumas poliméricas.Los autores propusieron que comprender este efecto ayudará a ajustar los parámetros operativos del proceso para optimizar la densidad final de la espuma.Las microespumas poliméricas son materiales innovadores bioinspirados que ofrecen una gran cantidad de beneficios para industrias como la biomedicina, la aeroespacial y la textil.Sus morfologías internas complejas, porosas y jerárquicas superan a los materiales convencionales no jerárquicos.Para producir estos materiales, existe un interés creciente en aplicar metodologías de impresión 3D, pero el campo aún está en pañales y es poco conocido, con procesos difíciles de controlar.El nuevo estudio en Polymers ha demostrado una ruta de síntesis sencilla y ecológica que podría revolucionar el campo de las microespumas poliméricas impresas en 3D.Si bien todavía existen muchos desafíos, el campo es emocionante.Tammaro, D., Villone, MM & Maffettone, PL (2022) Microfoamed Strands by 3D Foam Printing Polymers 14(15) 3214 [en línea] mdpi.com.Disponible en: https://www.mdpi.com/2073-4360/14/15/3214Descargo de responsabilidad: Las opiniones expresadas aquí son las del autor expresadas en su capacidad privada y no representan necesariamente las opiniones de AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, el propietario y operador de este sitio web.Este descargo de responsabilidad forma parte de los Términos y condiciones de uso de este sitio web.Reg Davey es redactor y editor independiente con sede en Nottingham, Reino Unido.Escribir para News Medical representa la unión de varios intereses y campos en los que ha estado interesado e involucrado a lo largo de los años, incluyendo Microbiología, Ciencias Biomédicas y Ciencias Ambientales.Utilice uno de los siguientes formatos para citar este artículo en su ensayo, documento o informe:Davey, Reginaldo.(2022, 09 de agosto).Impresión 3D de hilos de microespuma utilizando CO2.AZoM.Recuperado el 26 de agosto de 2022 de https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59741.Davey, Reginaldo."Impresión 3D de hebras de microespuma utilizando CO2".AZoM.26 de agosto de 2022.