Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado un gel metálico altamente conductor de la electricidad que puede utilizarse para imprimir objetos sólidos tridimensionales a temperatura ambiente.
En un artículo publicado en la revista Matter, los científicos afirman que es la primera vez que se imprime un objeto metálico en 3D a temperatura ambiente.
Para crear el gel, los investigadores empezaron con una solución de partículas de cobre a escala micrométrica suspendidas en agua. A continuación, añadieron una pequeña cantidad de una aleación de indio y galio, que es un metal líquido a temperatura ambiente. La mezcla resultante se agitó.
Al agitar la mezcla, el metal líquido y las partículas de cobre se adhirieron entre sí, formando una “red” de gel metálico dentro de la solución acuosa.
“Esta consistencia gelatinosa es importante porque significa que hay una distribución bastante uniforme de las partículas de cobre por todo el material”, explica Michael Dickey, coautor del artículo, en un comunicado de prensa. “Esto hace dos cosas. En primer lugar, significa que la red de partículas se conecta para formar vías eléctricas. Y segundo, significa que las partículas de cobre no se sedimentan fuera de la solución y obstruyen la impresora”.
El gel resultante puede imprimirse con una boquilla de impresión 3D convencional y conserva su forma una vez impreso. Cuando se deja secar a temperatura ambiente, el objeto 3D resultante se vuelve aún más sólido y conserva su forma.
Sin embargo, si los usuarios deciden aplicar calor al objeto impreso mientras se seca, pueden ocurrir cosas interesantes. El grupo de la Universidad Estatal de Carolina del Norte descubrió que la alineación de las partículas influye en cómo se seca el material.
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Por ejemplo, si se imprime un objeto cilíndrico, los lados se contraerán más que la parte superior e inferior al secarse. Si algo se seca a temperatura ambiente, el proceso es lo suficientemente lento como para no crear cambios estructurales en el objeto. Sin embargo, si se aplica calor, el secado rápido puede provocar una deformación estructural. Como esta deformación es predecible, es posible hacer que un objeto impreso cambie de forma una vez impreso controlando su patrón y la cantidad de calor a la que se expone durante el secado.
“En última instancia, este tipo de impresión en cuatro dimensiones -las tres dimensiones tradicionales, más el tiempo- es una herramienta más que puede utilizarse para crear estructuras con las dimensiones deseadas”, afirma Dickey. “Pero lo que nos parece más emocionante de este material es su conductividad”.
El investigador explicó que, dado que los objetos impresos con esta técnica acaban siendo hasta un 97,5% de metal, son altamente conductores y, aunque no serán tan conductores como el alambre de cobre convencional, seguirían siendo mucho más conductores que cualquier otra cosa que se pueda imprimir.
“Estamos muy entusiasmados con las aplicaciones”, afirma Dickey. “Estamos abiertos a trabajar con socios industriales para explorar posibles aplicaciones, y siempre estamos encantados de hablar con posibles colaboradores sobre futuras direcciones de investigación”.
Noticia tomada de: MINING / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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