Uno speciale inchiostro a idrogel composito anisotropico sfrutta l’allineamento delle fibrille di cellulosa per far reagire l’oggetto al contatto con l’acqua
(Rinnovabili.it) – La nuova frontiera dell’architettura vivente è la stampa 4D. Proprio come nel mondo della fisica, anche in quello della stampa la quarta dimensione è il tempo. Il risultato? Architetture trasformabili che si adattano ai cambiamenti esterni, rispondono agli stimoli e spianano la strada a una serie potenzialmente infinita di applicazioni nei campi più diversi.
Tutto parte da uno studio dell’Università di Harvard. Un team di scienziati del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ha messo a punto una nuova tecnologia che permette a un oggetto stampato in 3D di cambiare forma quando viene immerso in acqua. Il progetto va avanti da qualche anno, già nel 2013 erano filtrati i primi risultati. Cos’è cambiato da allora? Adesso il materiale di base è uno solo, non un mix composito. Con caratteristiche e prestazioni notevolmente migliorate visto che è possibile predirne il comportamento in modo scientifico.
La prima stampa 4D è un’orchidea
Questo metodo trae ispirazione dal modo in cui le piante modificano la loro forma in risposta agli stimoli esterni. Così hanno dato vita – è il caso di dirlo – a un primo prototipo: una struttura 3D a forma di orchidea. Il “fiore” è stato stampato con un inchiostro basato su uno speciale idrogel composito che contiene fibrille di cellulosa. Le piccole fibre sono allineate in modo da consentire una crescita anisotropica, cioè tale che si sviluppa solo in determinate direzioni e non in altre. L’orchidea ottenuta con questa stampa 4D, immersa nell’acqua, diventa “viva”.
Ma l’aspetto più importante di questa innovazione è la sua prevedibilità. Infatti l’idrogel ha caratteristiche tali che il team è stato in grado di sviluppare un modello matematico capace di predire con estrema precisione la morfologia dinamica dell’orchidea. In parole semplici: conoscere il materiale e poterlo modificare a piacimento significa poter “insegnare” agli oggetti stampati in 4D come comportarsi. In linea teorica, perciò, si può decidere quanto e come l’oggetto si deve modificare date certe condizioni.
Le applicazioni? Il test è stato effettuato in acqua, ma nulla vieta di creare materiali che ad esempio reagiscono in base a certi valori di umidità o temperatura. Non solo. L’idrogel è anche in grado di trasportare una carica elettrica. E siccome funziona egregiamente sia a livello microscopico che su scala più ampia, con la stampa 4D è possibile creare sia dispositivi medici “vivi” infinitamente piccoli, sia applicare questa tecnologia a facciate e altri elementi architettonici.
