Nuovi sviluppi nella fotopolimerizzazione con luce visibile e polimeri fotoreattivi
La fotopolimerizzazione, una tecnica chiave nella stampa 3D che utilizza la luce per solidificare resine liquide, è tradizionalmente dominata dalla luce UV. Tuttavia, la luce visibile sta emergendo come un’alternativa interessante, specialmente per applicazioni nell’ingegneria dei tessuti e nella robotica morbida. Questa tecnologia offre reazioni più delicate, maggiore efficienza energetica e biocompatibilità, sebbene sia stata finora limitata da tempi di indurimento più lunghi. Un team di ricerca guidato dal Dott. Dowon Ahn del Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) ha compiuto importanti progressi per superare queste limitazioni.
Un innovativo sistema di fotoiniziazione per luce rossa
Il cuore di questa innovazione è un nuovo sistema di fotoiniziazione (PIS) che utilizza luce rossa con una lunghezza d’onda di circa 620 nm. Questo sistema si basa su:
Un catalizzatore fotoredox-attivo derivato dalla cianina.
Due co-iniziatori: un sale di iodonio povero di elettroni e un borato ricco di elettroni.
Questo approccio permette una rapida polimerizzazione generando radicali che accelerano il processo. Inoltre, affronta il problema della sovrapposizione spettrale, che è un ostacolo nei sistemi UV, consentendo l’integrazione di polimeri fotosensibili senza compromettere la qualità della stampa.
Materiali avanzati per funzionalità intelligenti
I ricercatori hanno introdotto reticolanti a base di esaarilbiimidazolo (HABI), che:
Presentano proprietà dinamiche.
Possono essere attivati dalla luce blu o viola dopo la stampa, senza interferire con la luce rossa usata durante il processo.
Questi materiali offrono funzionalità avanzate, tra cui:
Autoriparazione, per riparare danni superficiali in tempi brevi.
Estinzione fotochimica, utile in applicazioni nei materiali intelligenti.
Prestazioni notevoli e nuove applicazioni
Il nuovo processo raggiunge prestazioni impressionanti:
Velocità di strato fino a 8 secondi.
Risoluzione di 20 μm anche a bassa intensità luminosa.
Gli oggetti stampati possono guarire completamente danni superficiali in circa 10 minuti.
Offrono proprietà degradabili attivabili tramite irradiazione selettiva della luce.
Questi risultati non solo migliorano l’efficienza del processo, ma aprono nuove prospettive per la produzione di materiali intelligenti.
Implicazioni future per la stampa 3D
Questi progressi evidenziano il potenziale della luce visibile come alternativa alla luce UV nella stampa 3D. La combinazione di velocità, precisione e funzionalità avanzate come autoriparazione e degradabilità rende questa tecnologia promettente per applicazioni in settori innovativi, tra cui:
Ingegneria dei tessuti, per la biocompatibilità.
Robotica morbida, grazie alle proprietà dinamiche dei materiali.
Materiali intelligenti, con integrazione di funzioni avanzate.
Con questo approccio, la stampa 3D basata sulla luce visibile potrebbe trasformare la produzione additiva, rendendola più versatile e sostenibile.
