Merevolusi Teknik Biomedis:Pencetakan 4D Bahan Elektromekanis Cerdas
Universidad Carlos III de Madrid, Spanyol
Printer pintar baru memungkinkan pembuatan bahan lembut multifungsi dengan terus mengadaptasi parameter ekstrusi. Menggabungkan metode eksperimental dan komputasi, ia mencetak bahan konduktif dan magnetoaktif dengan sifat mekanik yang meniru jaringan biologis. (Gambar:UC3M)
Para peneliti di Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) telah menciptakan perangkat lunak dan perangkat keras untuk printer 4D dengan aplikasi di bidang biomedis. Selain pencetakan 3D, mesin ini juga dapat mengontrol fungsi tambahan:memprogram respons material sehingga perubahan bentuk terjadi di bawah medan magnet eksternal, atau perubahan sifat listriknya terjadi akibat deformasi mekanis.
Bidang penelitian ini berfokus pada pengembangan struktur lunak multifungsi, yang terdiri dari bahan dengan sifat mekanik yang meniru jaringan biologis seperti otak atau kulit. Selain itu, mereka dapat berubah bentuk atau sifatnya ketika digerakkan melalui rangsangan eksternal, seperti medan magnet atau arus listrik.
Hingga saat ini, tim peneliti ini telah mencapai beberapa kemajuan dalam desain dan pembuatan struktur ini, namun kemajuan tersebut sangat terbatas dalam hal desain bentuk dan pemrograman respons cerdas. Karya tersebut dipresentasikan dalam studi terbaru mereka, yang diterbitkan dalam jurnal Advanced Materials Technologies, telah memungkinkan mereka membuka kemungkinan baru dengan mengembangkan metodologi pencetakan 4D baru.
“Teknologi ini memungkinkan kita untuk tidak hanya mengontrol cara kita mencetak struktur tiga dimensi, tetapi juga memberi mereka kemampuan untuk mengubah sifat atau geometrinya sebagai respons terhadap aksi medan magnet eksternal, atau kemampuan untuk mengubah sifat listriknya ketika berubah bentuk”, jelas salah satu peneliti, Daniel García González, Kepala proyek ERC 4D-BIOMAP (GA 947723) dan Associate Professor di Departemen Mekanika dan Struktur Kontinuum UC3M Teori.
Jenis pencetakan ini rumit karena bahan yang akan diekstrusi bertransisi dari cair menjadi padat selama proses pencetakan. Oleh karena itu, penting untuk memahami dinamika material untuk mengadaptasi proses manufaktur dan mendapatkan material yang cukup cair ketika mengalir melalui nosel printer namun cukup padat untuk mempertahankan bentuk tertentu.
Untuk mencapai tujuan ini, mereka telah mengembangkan metodologi interdisipliner yang menggabungkan teknik teoritis dan eksperimental yang memungkinkan mereka membangun perangkat pencetakan dari awal, termasuk perangkat keras dan perangkat lunak.
Para peneliti juga telah mengembangkan konsep material baru yang dapat menyembuhkan dirinya sendiri secara mandiri tanpa memerlukan tindakan eksternal. "Bahan ini terdiri dari matriks polimer lunak yang tertanam dengan partikel magnetik dengan medan remanen. Untuk tujuan praktis, seolah-olah kita memiliki magnet kecil yang didistribusikan dalam bahan tersebut, sehingga jika rusak, ketika bagian-bagian yang dihasilkan disatukan kembali, mereka akan bergabung secara fisik untuk memulihkan integritas strukturalnya", kata González.
Berkat kemajuan ini, tim dapat mencetak tiga jenis bahan fungsional:beberapa dapat berubah bentuk dan sifatnya sebagai respons terhadap medan magnet eksternal; orang lain dengan kemampuan penyembuhan diri; dan lainnya yang sifat kelistrikannya (konduktivitasnya) bervariasi menurut bentuk atau deformasinya.
Kombinasi bahan dengan kemampuan penyembuhan diri dan sifat konduksi listrik yang bervariasi sesuai deformasi membuka kemungkinan besar dalam pengembangan sensor dan robot lunak.
Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Fco. Javier Alonso di Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya.; 916-249-035.
