Observe uma simples caneta transformar desenhos planos em objetos 3D

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(Créditos: See Woo Song/Universidade Nacional de Soul/Science/Chris Burns)

Traduzido por Julio Batista
Original de Tess Joosse para a Science

A impressão 3D padrão requer uma máquina volumosa e cara, mas e se você pudesse ter essa tecnologia cabendo no seu bolso? Os pesquisadores usaram um instrumento familiar – a caneta – para criar um processo inédito que transforma desenhos em tinta plana em objetos 3D quando os desenhos são mergulhados em uma solução especial. Tal avanço tecnológico poderia criar de tudo, desde móveis a painéis solares, com a facilidade da impressão 2D.

“Este trabalho é muito bonito”, disse Michael Dickey, engenheiro químico da Universidade Estadual da Carolina do Norte (EUA) que não participou da nova pesquisa. “Você poderia desenhar algo em 2D, mandar pra alguém e, em seguida, transformar o desenho em 3D, e poder usar uma caneta para fazer isso é muito legal.”

Para criar essa tecnologia, Sumin Lee e Seo Woo Song, bioengenheiros da Universidade Nacional de Seul (Coreia do Sul), e colegas começaram com uma caneta que parece um marcador de quadro branco. Eles encheram o implemento com uma de duas tintas. Uma delas, de cor vermelha no vídeo abaixo, continha um composto chamado surfactante, que torna a tinta menos adesiva. A outra, de cor preta, não contém surfactante. Essa tinta “ancora” o desenho na superfície em que é desenhado – neste caso, uma rocha – para ajudar a estabilizar a tinta vermelha conforme ela se transforma em sua forma 3D.

Quando os pesquisadores mergulham o desenho – neste caso, uma flor – na água, a tinta preta permanece no lugar. Mas a película de tinta vermelha flutua, graças a um fenômeno chamado peeling induzido por capilaridade, no qual a água penetra entre a tinta menos pegajosa e a rocha. A tinta é hidrofóbica – ela repele a água – então a tinta menos pegajosa flutua para a superfície em uma forma 3D graças à tensão entre a película e a água.

Mas os cientistas encontraram um obstáculo ao tentar remover o produto acabado da água: a delicada película 3D não permanecia em seu formato desejado. Então, eles ajustaram a química de ambas as tintas adicionando micropartículas de ferro e mergulharam o desenho em uma solução contendo persulfato de potássio em vez de água pura. O persulfato de potássio reage com o ferro para revestir e fortalecer o objeto 3D após 3 minutos de submersão, relataram os pesquisadores na Science Advances.

Os pesquisadores afirmam que a tinta pode funcionar com a tecnologia existente que produz objetos impressos em massa, como os sistemas rolo a rolo que imprimem jornais. Os itens seriam impressos em massa em 2D e, em seguida, mergulhados em um banho de solução de persulfato de potássio para transformá-los em 3D. Isso poderia permitir que os engenheiros fabricassem de tudo, de taças de vinho a mesas de cozinha, inicialmente como objetos planos, usando os modos eficientes de fabricação existentes.

A equipe admite que a tecnologia ainda precisa ser desenvolvida. Para ser usado para criar objetos elétricos, como painéis solares, por exemplo, ele precisa ser capaz de transportar componentes condutores.

Jennifer Lewis, uma engenheira da Universidade de Harvard que não esteve envolvida nesta pesquisa, concorda. Se a película de tinta pudesse transportar circuitos eletrônicos, “isso seria poderoso”, disse ela. Ainda assim, segundo ela, a abordagem da equipe é um avanço importante para o campo da impressão 3D.

Além da fabricação, há algo irresistível em colocar a caneta no papel, disse Jiyun Kim, um cientista de materiais do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan. “As pessoas ainda gostam de desenhar coisas à mão”, disse ela; é divertido ver seus desenhos ganharem vida. “Acho que essa tecnologia também tem valor artístico.”