Un equipo de investigadores de Caltech ha desarrollado una novedosa técnica de fabricación que permite la impresión en 3D de objetos mil veces más pequeños de lo que era posible anteriormente. Utilizando esta técnica, el equipo logró imprimir objetos de metal con un tamaño de 150 nanómetros, comparable al tamaño de un virus de la gripe. Aunque la disposición atómica dentro de estos objetos es desordenada, lo que los hace débiles a gran escala, a nivel nanométrico se vuelven de tres a cinco veces más fuertes que estructuras de tamaño similar con disposiciones atómicas más ordenadas.

Esta fortaleza inesperada se debe a la presencia de defectos e irregularidades en la estructura atómica, que impiden la propagación de fallos en el material. El equipo de investigación cree que esta es una de las primeras demostraciones de impresión 3D de estructuras de metal a escala nanométrica, lo cual abre posibilidades para la creación de componentes útiles como catalizadores, electrodos de almacenamiento, sensores, microrobots e intercambiadores de calor.

La técnica de fabricación comienza con un hidrogel fotosensible que se endurece selectivamente con un láser para construir un andamiaje en 3D en forma de los objetos de metal deseados. Posteriormente, las partes de hidrogel se impregnan con una solución acuosa que contiene iones de níquel. Después, el hidrogel se quema, dejando solo partes compuestas completamente de iones metálicos oxidados. En el último paso, los átomos de oxígeno se eliminan químicamente, convirtiendo el óxido metálico de nuevo en su forma metálica.

Este proceso resulta en una microestructura desordenada con defectos e irregularidades en la disposición atómica, que típicamente se consideran debilitantes para los materiales. Sin embargo, en el caso de los objetos de metal a escala nanométrica, estos defectos fortalecen el material. La propagación de fallos no puede ocurrir fácilmente de un límite de grano a otro, y la deformación se distribuye de manera más uniforme en todo el material.

Este sorprendente hallazgo abre nuevas posibilidades para la investigación en ingeniería y ciencia de materiales, al permitir la impresión 3D de estructuras de metal a escala nanométrica.

Fuente: Caltech Research.

Definiciones:
– Nanómetro: Una unidad de medida utilizada para describir distancias a escala nanométrica. Un nanómetro equivale a una milmillonésima parte de un metro.
– Hidrogel: Un material polimérico compuesto principalmente de agua y que puede retener grandes cantidades de líquido.

Descubren nueva técnica de impresión 3D para objetos en escala nanométrica

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