Un team del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ha simulato la reticolazione di reti polimeriche stampate in 3D, un passo fondamentale verso lo sviluppo di nuove resine funzionali per tecniche di stampa 3D basate sulla luce, tra cui la litografia a due fotoni (TPL) e la produzione additiva volumetrica (VAM).

Il team ha utilizzato simulazioni di dinamica molecolare per studiare, a livello microscopico, la cinetica e la topologia di tre diverse molecole dello stesso gruppo reattivo (acrilato) ma contenenti diversi componenti non reattivi. I ricercatori hanno scoperto che le differenze nella dinamica e nella struttura dei polimeri reticolati risultanti, costruito utilizzando i processi TPL e VAM, erano il risultato di differenze nelle parti non reattive delle molecole. La ricerca appare nel numero del 15 ottobre del Journal of Physical Chemistry B ed è presente online come copertura supplementare.

I ricercatori hanno affermato che le intuizioni acquisite dallo studio aprono la porta a fotoresist progettati razionalmente e li aiuteranno nella loro ricerca di progettare nuove resine fotosensibili personalizzate in grado di spingere i confini del TPL e del VAM sviluppato da LLNL. Queste tecniche generano oggetti 3D proiettando luce modellata in resine liquide, facendoli indurire nei punti desiderati in pochi secondi. Le resine utilizzate in questi processi contengono spesso molecole diverse con gli stessi gruppi funzionali reattivi, e la loro formulazione si basa su metodi per tentativi ed errori, con i risultati trattati come segreti commerciali.

"La nostra combinazione di simulazioni di dinamica molecolare e teoria matematica dei grafi ci consente di modificare o perturbare la chimica e la fisica delle molecole che fungono da elementi costitutivi nelle tecniche AM come TPL e VAM e vedere l'impatto sul polimero risultante, " ha spiegato John Karnes, l'autore principale del documento. "Poiché possiamo vedere ogni atomo in queste simulazioni, stiamo iniziando a sviluppare un'intuizione che colma il divario tra la topologia di rete microscopica e il comportamento macroscopico, come comprendere la relazione tra loop o cicli intramolecolari, e il punto in cui la resina liquida gelifica per formare la parte stampata solida."

Lo scienziato dei materiali LLNL Juergen Biener ha affermato che il team sta continuando il lavoro esplorando tempi e tempi più lunghi, simulando prove meccaniche di parti stampate e modellando altri tipi di polimerizzazione di interesse per LLNL.