Nanotecnologia

Jato de tinta gera dispositivos tridimensionais microscópicos

Jato de tinta gera dispositivos tridimensionais microscópicos
Liberada a partir de uma "seringa" controlada por computador e guiada por um microposicionador de três eixos, a tinta polieletrolítica sai da agulha como um filamento contínuo que é depositado sobre um substrato. [Imagem: Jennifer Lewis Group]

Escrevendo objetos

Pesquisadores da Universidade de Illinois (Estados Unidos) criaram um novo método robotizado, batizado de montagem por escrita direta, para criar estruturas tridimensionais complexas com detalhes em escala micrométrica.

O sistema é parecido com os mais recentes equipamentos de prototipagem rápida, mas capaz de construir dispositivos funcionais em escala microscópica.

A equipe da Dra. Jennifer Lewis desenvolveu tintas especiais que fluem prontamente através de bicos finíssimos e rapidamente se solidificam, mantendo o formato no qual foram depositadas.

A montagem dessas diminutas estruturas poderá ser útil em aplicações como a liberação de drogas diretamente no organismo, na construção de chips microfluídicos, na fotônica e na engenharia de tecidos.

Tinta de polieletrólitos

"Como esta nova tinta é baseada unicamente em misturas de polieletrólitos, e não em partículas coloidais, nós conseguimos produzir estruturas tridimensionais com características que são 100 vezes menores do que nas experiências anteriores," explica Lewis.

A menor estrutura montada pela equipe mede 500 nanômetros. Um estrutura tridimensional inteira feita a partir dessas dimensões poderá caber no diâmetro de um fio de cabelo humano.

"As novas tintas são fluidos de baixa viscosidade criados pela combinação de complexos polieletrolíticos carregados," explica ela. "A viscosidade pode ser ajustada largamente para se controlar seu fluxo através de finíssimos bicos de deposição de vários diâmetros."

Inspirando-se nas aranhas

Uma aranha cria sua teia secretando uma solução concentrada de proteínas e produzindo finos filamentos de seda. "Nós tiramos inspiração desse processo natural para guiar nosso projeto de tinta," explica Gregory Gratson, um estudante que participou da pesquisa.

Para produzir a estrutura tridimensional desejada, a tinta é depositada em um reservatório de coagulação contendo água desionizada ou álcool isopropílico. Desta forma, a solidificação da tinta é induzida por interações eletrostáticas em um reservatório com água ou por um solvente em um reservatório com álcool.

Um cuidadoso balanço é necessário para que o filamento extrudado seja elástico o suficiente para manter seu desenho enquanto se espalha pela estrutura, mas flexível o suficiente para aderir aos outros filamentos.

Liberada a partir de uma "seringa" controlada por computador e guiada por um microposicionador de três eixos, a tinta polieletrolítica sai da agulha como um filamento contínuo que é depositado sobre um substrato. Após a formação da primeira camada, a agulha é levantada e outra camada é depositada.

O processo é repetido até que a estrutura tridimensional desejada esteja completa.





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