“Il nostro metodo non solo permette di stampare in quattro dimensioni alla scala micrometrica, ma suggerisce un modo per stampare polimeri a memoria di forma che possono essere stirati 10 volte di pi rispetto a quelli stampati dalle macchine di stampa 3D commerciali. Questo offre vantaggi per la stampa 4D in un’ampia variet di applicazioni pratiche, tra cui dispositivi biomedici, strutture aerospaziali e celle solari a cambiamento di forma” osservano i ricercatori.

Per realizzare strutture a memoria di forma il mondo della ricerca ha sempre tenuto in considerazione la stampa 3D dal momento che tale tecnologia permette di progettare strutture su misura con risoluzioni e dettagli relativamente fini e precisi. Le convenzionali stampanti 3D, hanno per solamente la possibilit di progettare strutture con dettagli non pi piccoli di qualche millimetro. Fang afferma che questa restrizione rappresenta un limite alla velocit e reattivit con cui la struttura torna alla sua forma originale dopo essere stata modificata. Poter realizzare stampe a risoluzione maggiore pu consentire di creare oggetti capaci di rispondere agli stimoli esterni nel giro di pochi secondi.

La stampa di strutture a memoria di forma di elevata risoluzione stata affrontata con un processo basato sulla tecnica della micro-stereolitografia, dove una fonte luminosa viene utilizzata per impressionare un’apposita resina per stratificazioni successive. I ricercatori hanno quindi scandagliato la letteratura scientifica allo scopo di individuare una combinazione ideale di polimeri che consentisse la creazione di un materiale a memoria di forma da impiegare per la stampa. La combinazione di polimeri individuata ha permesso di realizzare un materiale che ritorna alla sua forma originale quando si trova in uno specifico intervallo di temperature, in questo caso tra i 40C e i 180C.

I ricercator hanno realizzato varie strutture, come avvolgimenti, fiori e una piccola torre Eiffel in miniatura. Le strutture possono essere stirate fino a tre volte la loro estensione originaria senza che si rompano e una volta esposte alla temperatura corretta tornano alla loro forma originaria nel giro di pochi secondi. Se fosse possibile realizzare queste strutture a risoluzioni ancor maggiori, i tempi di risposta potrebbero accorciarsi significativamente e rientrare nell’ordine di grandezza dei millisecondi.

Per offire una dimostrazione di una semplice applicazione per le strutture a memoria di forma, Fang e i colleghi hanno stampato una piccola pinza morbida a forma di artiglio prensile: le piccole appendici dell’artiglio vengono ripiegate all’indietro e quando la temperatura dell’aria viene portata ad almeno 40 gradi, esse si richiudono sull’oggetto – una piccola vite – che gli ingegneri hanno posto sotto di esso. “Si tratta di un esempio di come possibile usare materiali morbidi per effettuare piccole manipolazioni. Abbiamo mostrato la possibilit di raccogliere una piccola vite e addirittura uova di pesce e piccole quantit di tofu” hanno spiegato i ricercatori.

Proseguendo nella loro ricerca gli scienziati vorrebbero riuscire ad individuare una giusta combinazione di polimeri per realizzare materiali a memoria di forma in grado di reagire a temperature leggermente pi basse, in particolare in un intervallo sovrapponibile a quello delle temperature corporee, cos da poter realizzare capsule in grado di rilasciare i principi attivi di un farmaco solamente in occasione dell’insorgenza della febbre.

Un’altra possibile applicazione stata individuata nel campo delle installazioni di pannelli solari. “Molto spesso si accumula calore eccessivo sul retro dei pannelli solari e questo suggerisce la possibilit di usare materiali a memoria di forma come meccanismo di attuazione per regolare l’angolo di inclinazione delle celle fotovoltaiche. In realt pensiamo che vi possano essere molte pi possibilit applicative di quelle che siamo in grado oggi di immaginare e dimostrare” ha commentato Fang.