MATERIALE adaptabile si receptive obtinute cu tehnologia de tiparire 4D

Clasa metamaterialelor sensibile la actiunea campului magnetic (FRMM) a facut obiectul unei recente comunicari stiintifice, ce a relevat capacitatea acestor produse realmente revolutionare de a se preta unui inalt control dinamic si de a se adapta din mers la proiectarea si selectia compozitiei si structurii constructiilor. In general, proprietatile metamaterialelor mecanice sunt programate si prestabilite inca din faza de proiect, fara sa-si schimbe modul ulterior de reactie la modificarea conditiilor de mediu. Diversele caracteristici ale FRMM au fost deja demonstrate prin printarea unor structuri complexe de tuburi polimerice in cadrul suspensii magnetice fluide (MR), ce permit controlul de la distanta prin intermediul campului respectiv. Oamenii de stiinta care au luat parte la experimente au observat o schimbare dimensionala reversibila a rigiditatii efective a constructiilor realizate cu ajutorul acestor metamateriale. De regula, produsele de sinteza copiaza structurile celulare osoase existente in natura, pentru a replica ulterior excelenta lor rezistenta si duritate in raport cu densitatea. Materialele avansate din punct de vedere tehnologic sunt proiectate apoi prin metode de bioinginerie pentru a mima in mod aleator/stocastic structurile celulare in forma unor spume polimerice sau metalice, destinate ulterior aplicatiilor structurale si functionale. Natura are capacitatea de a crea diverse forme periodice printr-un design evolutionist, unde structurile celulare ordonate depasesc din punct de vedere al performantei omoloagele lor stocastice – fapt demonstrat, de exemplu, de carapacele crustaceelor. In laborator, tehnicile de fabricare aditiva si de printare tridimensionala sunt folosite pentru a dezvolta structuri celulare la scara nano-, micro-, mezo- si macro-, care prezinta combinatii unice de caracteristici mecanice, functionale si termice. Acestea, deseori numite si metamateriale, prezinta avantaje nete, cum ar fi: masa scazuta si o arhitectura rigida si solida in cazul nanogrilelor ceramice 3D; elasticitate mecanica ridicata atunci cand este vorba despre microgrilele de aerogel; rata Poisson negativa in metamaterialele de tip origami; proprietati elasto-mecanice ale „mantiilor” de invizibilitate; dilatare termica cu coeficienti negativi a produselor multistratificate. Toate inovatiile enumerate anterior combina doua sau mai multe caracteristici contrastante ce le asigura proprietati deosebite, arhitectura lor mentindu-se in timp. Produsele adaptabile si sensibile sunt tot mai des fabricate folosind tehnologia 4D, cea de-a patra dimensiune reprezentand timpul. Practic, este vorba despre o printare tridimensionala a unui produs care-si poate schimba forma sau functia ca raspuns la un stimul exterior, cum ar fi o forta mecanica sau un camp magnetic. In demonstratiile realizate pana in prezent, nu s-a putut ajunge la un control determinist al proprietatilor mecanice sau cinetica a fost insuficienta pentru a asigura transformarile chimice dorite. Aceste limite au fost depasite de experimentul ce a avut in centrul sau solutiile FRMM, care a prezentat un material sensibil la actiunea campului magnetic, executat prin printare tridimensionala, care si-a demonstrat proprietatile de programabilitate, predictibilitate, reversibilitate si control mecanic in raport cu reactia la stimulul exterior mentionat.