logo móvil
Contáctanos

Impresión 4D de hidrogeles controlados por una estructura de bisagra y hinchamiento espacialmente gradiente para robots suaves

Autores: Kameoka, Masanari; Watanabe, Yosuke; Shiblee, MD Nahin Islam; Kawakami, Masaru; Ogawa, Jun; Khosla, Ajit; Furukawa, Hidemitsu; Zhang, Shengyang; Hirai, Shinichi; Wang, Zhongkui

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

Descargar PDF

Acceso abierto

Artículo científico
2023

Impresión 4D de hidrogeles controlados por una estructura de bisagra y hinchamiento espacialmente gradiente para robots suaves


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Impresión
Geles de gradiente
Deformación
Polimerización
Propiedades mecánicas
Simulación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En la impresión 4D, se imprimen en 3D estructuras con gradientes en propiedades físicas para aumentar drásticamente la deformación. Por ejemplo, se ha propuesto imprimir estructuras bilaterales con capas pasivas y activas; sin embargo, estos métodos tienen las desventajas de que el material de cada capa se mezcla y el proceso de modelado es complicado. En este trabajo, presentamos un método para crear geles gradientes con diferentes grados de polimerización en el lado expuesto a UV y en el otro lado utilizando un solo material al aumentar simplemente la cantidad de iniciador. Este gel es el primer ejemplo en el que la relación de hinchamiento diferencial entre los dos lados provoca que el gradiente se curve hacia adentro hacia el lado expuesto a UV. Las propiedades mecánicas (relación de hinchamiento y módulo de Young) se midieron en diferentes concentraciones de material y estructuras, y se analizaron y simularon los efectos de cada uno sobre la deformación. Los resultados muestran que agregar una concentración de iniciador de 0.2 (mol/L) o más causa deformación, que aumentar la concentración de entrecruzador por un factor de tres o más incrementa la deformación, y que agregar una estructura de bisagra limita el gel gradiente a una deformación de hasta 90 grados. Así, se encontró que la deformación máxima puede preverse hasta cierto punto mediante simulación. En el futuro, podremos crear estructuras complejas mientras utilizamos simulación.

Otros recursos que podrían interesarte

Temas Virtualpro