Immagina materiali intelligenti che possono trasformarsi da rigidi come il legno a morbidi come una spugna e anche cambiare forma.

Gli ingegneri della Rutgers University-New Brunswick hanno creato soluzioni flessibili, materiali leggeri con stampa 4-D che potrebbero portare a un migliore assorbimento degli urti, morphing di ali di aeroplani o droni, robotica morbida e minuscoli dispositivi biomedici impiantabili. La loro ricerca è pubblicata sulla rivista Orizzonti di materiali .

Stampa 3D, noto anche come produzione additiva, trasforma i progetti digitali in oggetti fisici costruendoli strato per strato. La stampa 4-D si basa su questa tecnologia, con una grande differenza:utilizza materiali speciali e design sofisticati per stampare oggetti che cambiano forma con condizioni ambientali come la temperatura che funge da innesco, ha detto l'autore senior Howon Lee, ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale. Il tempo è la quarta dimensione che consente loro di trasformarsi in una nuova forma.

"Crediamo che questa interazione senza precedenti della scienza dei materiali, la meccanica e la stampa 3D creeranno un nuovo percorso verso una vasta gamma di interessanti applicazioni che miglioreranno la tecnologia, Salute, sicurezza e qualità della vita, " ha detto Lee.

Gli ingegneri hanno creato una nuova classe di "metamateriali—materiali progettati per avere proprietà insolite e controintuitive che non si trovano in natura. La parola metamateriali deriva dalla parola greca "meta, " che significa "più in alto" o "oltre".

In precedenza, la forma e le proprietà dei metamateriali erano irreversibili una volta fabbricati. Ma gli ingegneri Rutgers possono sintonizzare i loro materiali simili alla plastica con il calore, così rimangono rigidi quando vengono colpiti o diventano morbidi come una spugna per assorbire gli urti.

La rigidità può essere regolata più di 100 volte a temperature tra la temperatura ambiente (73 gradi) e 194 gradi Fahrenheit, consentendo un ottimo controllo dell'assorbimento degli urti. I materiali possono essere rimodellati per un'ampia varietà di scopi. Possono essere temporaneamente trasformati in qualsiasi forma deformata e poi riportati alla loro forma originale su richiesta una volta riscaldati.

I materiali potrebbero essere utilizzati nelle ali degli aerei o dei droni che cambiano forma per migliorare le prestazioni, e in strutture leggere che vengono collassate per i lanci spaziali e riformate nello spazio per una struttura più grande, come un pannello solare.

Robot morbidi fatti di morbido, i materiali flessibili e gommosi ispirati al polpo potrebbero avere flessibilità o rigidità variabili adattate all'ambiente e al compito da svolgere. Piccoli dispositivi inseriti o impiantati nelle persone per la diagnosi o il trattamento potrebbero essere temporaneamente resi morbidi e flessibili per un inserimento nel corpo minimamente invasivo e meno doloroso, ha detto Lee.