A reação de polimerização à base de luz refina a impressão 3D, alcançando a resolução do sub-milímetro

Pesquisadores da UAB desenvolveram uma nova reação química para formar redes poliméricas sólidas usando luz (fotocurro), o que permitirá a preparação de materiais sólidos com formas controladas medindo em um milésimo de milímetro. A pesquisa é elementary para o desenvolvimento de novas técnicas de impressão litográfica e 3D aprimoradas por desempenho.

Atualmente, a impressão 3D é uma tecnologia cada vez mais difundida e acessível, normalmente envolvendo a formação de materiais poliméricos sólidos em uma região específica, seja extrudando polímeros pré-formados ou gerando-os in situ a partir de seus monômeros correspondentes, as moléculas que compõem polímeros.

No entanto, essas técnicas geralmente sofrem de várias desvantagens, como tempos de impressão longos ou baixa resolução, impedindo a produção de materiais impressos com dimensões micrométricas.

Para resolver essas questões, polímero formação através irradiação leve Pode ser uma solução promissora, pois as reações de fotopolimerização tendem a ser mais rápidas e podem ser induzidas com controle espaço -temporal preciso.

A maioria dos processos de formação de materials de polímero induzido pela luz ocorrem sob irradiação de uma única fonte de luz, o que limita sua precisão temporal e espacial. Por exemplo, alguns reagentes fotoativados podem se difundir além da zona iluminada, ou sua vida útil pode exceder o tempo de irradiação, limitando assim a resolução espaço -temporal do processo de fotopolimerização. Além disso, a resolução espacial máxima possível com óptica convencional é limitada por difração, impedindo que essas reações sejam confinadas à escala nanométrica.

Para superar esses desafios, o controle das reações de fotopolimerização usando duas fontes de luz de cores diferentes foi proposto por vários grupos de pesquisa, permitindo assim o desenvolvimento de novas litográficas e 3D Técnicas de impressão com recursos aprimorados. Embora seja uma solução promissora, é conhecido muito poucas reações desse tipo.

Pesquisadores do Departamento de Química da UAB, liderados por Jordi Hernando, trabalharam em colaboração com o grupo do Prof. Christopher Barner-Kowollik na Universidade de Tecnologia de Queensland, na Austrália, para desenvolver uma nova reação de fotopolimerização controlada antagonisticamente por duas cores diferentes de luz. Especificamente, um feixe de luz promove a formação do materials polimérico, enquanto outro eleva a reação. A pesquisa é publicado em Materiais funcionais avançados.

Este processo químico envolve a cura fotoinduzida por meio de uma cicloadição de oxo-diels-caldes entre dois reagentes. “Por um lado, usamos pré-polímeros ativados pela luz ultravioleta e, por outro lado, agentes de cura que mudam de um estado reativo para um estado não reativo, dependendo se são irradiados com ultravioleta ou luz vermelha”, explica Hernando.

Com esse novo método desenvolvido por pesquisadores da UAB, vigas de luz com padrões de irradiação distintos podem ser usados ​​e, portanto, a cura de resina de polímero ocorre apenas em regiões iluminadas exclusivamente com luz ultravioletaenquanto nenhum materials sólido se forma em áreas expostas a ambas as cores, possibilitando delimitar a área onde o polímero solidifica. Os pesquisadores conseguiram obter materiais poliméricos sólidos em laboratório com formas controladas e com resoluções abaixo dos milímetros.

“Agora estamos explorando o uso dessa nova metodologia para melhorar o desempenho dos processos de impressão 3D e alcançar as resoluções do sub-micrômetro, o que representa uma etapa significativa para essa tecnologia”, diz Hernando.