Notícia

Impressão de objetos complexos à base de celulose

Michael Hausmann , ETH Zurique/EMPA

Fonte

ETHZ | Instituto  Federal de Tecnologia de Zurique

Data

sábado, 28 março 2020 17:00

Áreas

Biomecânica. Biomateriais. Impressão 3D.

Árvores e outras plantas produzem celulose e a utilizam para construir estruturas complexas com propriedades mecânicas extraordinárias. Isso torna a celulose atraente para os cientistas de materiais que buscam fabricar produtos sustentáveis ​​com funções especiais. No entanto, o processamento de materiais em estruturas complexas com alto teor de celulose ainda é um grande desafio.

Pesquisadores do Instituto  Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique) e dos Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais (EMPA) encontraram uma maneira de processar celulose usando a impressão 3D, de modo a criar objetos de complexidade quase ilimitada que contêm altos níveis de partículas de celulose.

Imprimir primeiro, depois densificar

Para fazer isso, os pesquisadores combinaram a impressão via método DIW (escrita direta à tinta) com um processo de densificação subsequente para aumentar o conteúdo de celulose do objeto impresso para uma fração de 27% em volume. O trabalho foi recentemente publicado na revista científica Advanced Functional Materials.

Os pesquisadores do ETH de Zurique e EMPA não são os primeiros a processar celulose com impressora 3D. No entanto, em abordagens anteriores, que também usavam tinta contendo celulose, não havia sido possível produzir objetos sólidos com um conteúdo e complexidade de celulose tão altos.

A composição da tinta de impressão é extremamente simples. Consiste apenas em água na qual partículas e fibras de celulose, medindo algumas centenas de nanômetros, foram dispersas. O conteúdo de celulose está entre 6% e 14% em volume de tinta.

Banho solvente densifica celulose

Os pesquisadores do ETH usaram a seguinte técnica para densificar os produtos de celulose impressos: depois de imprimir com tinta de água à base de celulose, eles colocaram os objetos em um banho contendo solventes orgânicos. Como a celulose não gosta de solventes orgânicos, as partículas tendem a se agregar. Esse processo resulta em retração da peça impressa e, consequentemente, em um aumento significativo na quantidade relativa de partículas de celulose no interior do material.

Em uma etapa posterior, os cientistas embeberam os objetos em uma solução contendo um precursor de plástico fotossensível. Ao remover o solvente por evaporação, os precursores de plástico se infiltram na estrutura à base de celulose. Em seguida, para converter os precursores de plástico em um plástico sólido, eles expuseram os objetos à luz UV. Isto produziu um material compósito com um teor de celulose de 27% em volume. “O processo de densificação nos permitiu começar com um volume de 6% a 14% em volume de mistura de água-celulose e terminar com um objeto composto que exibe até 27% em volume de nanocristais de celulose”, concluiu o Dr. Michael Hausmann, pesquisador do ETH de Zurique, que tratou da técnica em sua tese de doutorado.

Acesse a tese de doutorado do Dr. Michael Hausmann.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do ETH Zurique (em inglês).

Fonte: Peter Rüegg, ETHZ. Imagem: Michael Hausmann , ETH Zurique/EMPA.

Em suas publicações, o Portal Tech4Health da Rede T4H tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Portal Tech4Health tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas.