La impresión 3D ha alcanzado un nuevo hito gracias a un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, la Universidad Politécnica del Noroeste y la Universidad de Tianjin. Estos investigadores han logrado desarrollar un gel metálico altamente conductor que puede ser utilizado en impresoras 3D a temperatura ambiente. Esta innovación promete revolucionar la fabricación de componentes y dispositivos electrónicos, abriendo un amplio abanico de posibilidades en este campo.
Impresión 3D de metal en una sola etapa
En contraste con las tecnologías anteriores, esta nueva técnica permite la impresión de objetos metálicos sólidos en una sola etapa y a temperatura ambiente. El coautor del estudio, Michael Dickey, destaca la importancia de esta innovación al afirmar: «La impresión 3D ha revolucionado la fabricación, pero hasta ahora no se conocían tecnologías que permitieran imprimir objetos metálicos en 3D a temperatura ambiente en una sola etapa. Esto abre la puerta a la fabricación de una amplia gama de componentes y dispositivos electrónicos».
Creación del gel metálico
El proceso de creación de este gel metálico comienza con una solución acuosa que contiene partículas de cobre a escala micrométrica. Para obtener el gel, se mezcla esta solución con una aleación líquida de indio y galio, que permanece en estado líquido a temperatura ambiente. Al agitar la mezcla, el metal líquido y las partículas de cobre se adhieren entre sí, formando una red de gel metálico en la solución. La consistencia gelatinosa del material es fundamental, ya que asegura una distribución uniforme de las partículas de cobre y evita que se obstruya la impresora.
Impresión y curado del gel metálico
Una vez obtenido el gel metálico, puede ser impreso utilizando una boquilla de impresión 3D estándar. Después de la impresión, el objeto resultante se deja curar, es decir, se le permite un tiempo de reposo durante el cual experimenta cambios químicos o físicos que mejoran sus propiedades. El curado puede ocurrir de manera natural a temperatura ambiente o requerir condiciones ambientales específicas, como exposición al calor, luz ultravioleta o productos químicos, dependiendo del material utilizado.
Propiedades del gel metálico
El equipo de investigación descubrió que, al dejar que el objeto impreso se cure a temperatura ambiente, este mantiene su forma y se solidifica aún más. Además, al aplicar calor durante el proceso de secado, se puede observar una deformación estructural predecible. Este fenómeno permite la impresión 4D, que implica el control de las dimensiones del objeto en el tiempo. El gel metálico impreso es altamente conductor, ya que contiene hasta un 97,5% de metal. Aunque no es tan conductor como el alambre de cobre convencional, que requiere temperaturas más altas para la impresión 3D, este gel supera a cualquier otro material imprimible en cuanto a conductividad.
Aplicaciones y colaboraciones futuras
Los científicos responsables de este avance están entusiasmados con las posibles aplicaciones de la impresión en gel metálico 3D. Dickey afirma: «Este tipo de impresión 4D es una herramienta más que se puede utilizar para crear estructuras con las dimensiones deseadas. Sin embargo, lo que más nos emociona de este material es su conductividad. Dado que los objetos impresos contienen hasta un 97,5% de metal, son altamente conductores. No se puede imprimir alambre de cobre a temperatura ambiente, y lo que hemos desarrollado es mucho más conductor que cualquier otro material imprimible. Estamos realmente entusiasmados con las aplicaciones que esto puede tener».
El equipo de investigación tiene como objetivo colaborar con socios industriales para explorar las aplicaciones prácticas de la impresión en gel metálico 3D. Esta tecnología tiene el potencial de revolucionar la fabricación de componentes electrónicos y abrir nuevas posibilidades en diversos campos.
Más información en Cell.com
Imagen meramente ilustrativa creada por WWWhatsnew con Midjourney