Hai mai immaginato la possibilità di creare strutture 3D su scala micro/nano che possano reagire dinamicamente all’ambiente circostante? La stampa 4D sta aprendo nuove prospettive nella produzione di materiali intelligenti capaci di trasformarsi in risposta a stimoli esterni. Questa tecnologia offre enormi potenzialità in settori come la biomedicina, l’elettronica flessibile, la robotica morbida e l’aerospaziale.
Tuttavia, c’è una sfida significativa da affrontare: per estendere la stampa 4D al mondo micro, è necessaria una tecnologia di stampa 3D ad alta risoluzione che possa produrre dettagli su scala sub-micrometrica o addirittura più piccola.
Un team di ricerca guidato dal Prof. Qi Ge della Southern University of Science and Technology ha presentato una svolta in questo campo. Hanno sviluppato una tecnologia di stampa 4D basata sulla polimerizzazione a due fotoni (Two-Photon Polymerization, TPP) che consente la produzione di strutture 3D ad alta risoluzione, con dimensioni che vanno dai 90 nm ai 500 nm, e che possono trasformarsi su scala micro/nano.
La ricerca esamina i progressi attuali della tecnologia di stampa 4D basata su TPP e le sue applicazioni. Illustra il funzionamento di base della stampa 4D basata su TPP e i progressi recenti in questo settore.
Inoltre, la ricerca sintetizza i materiali intelligenti utilizzati nella stampa 4D basata su TPP, tra cui materiali magnetici, polimeri a memoria di forma, idrogel ed elastomeri a cristalli liquidi.
Le potenziali applicazioni di questa tecnologia sono diverse e includono micromacchine biomediche, microattuatori bioispirati, microrobot autonomi, dispositivi e robot trasformabili, nonché dispositivi per la sicurezza anticontraffazione.
La stampa 4D consente la trasformazione programmata di strutture 3D in termini di forma, proprietà e funzionalità. Questa tecnologia ha il potenziale per rivoluzionare settori come la robotica, la biomedicina e la nanotecnologia.
Tuttavia, ci sono sfide da superare, tra cui l’aumento della capacità produttiva, l’ottimizzazione dei materiali e l’evoluzione della metodologia di progettazione. Per far diventare la stampa 4D basata su TPP parte integrante di vari settori, saranno necessari progressi nella velocità di stampa, nella scalabilità e nella precisione, insieme all’innovazione dei materiali e dei processi di progettazione.
Il futuro della stampa 4D basata su TPP promette di aprire nuovi orizzonti nelle industrie e di portare all’introduzione di applicazioni innovative in molteplici settori.
Nota: Il contenuto di questo articolo è basato sulla ricerca pubblicata sull’International Journal of Extreme Manufacturing.
CREDITO
Di Bingcong Jian, Honggeng Li, Xiangnan He, Rong Wang, Hui Ying Yang e Qi Ge.