Materiais arquitetados programáveis baseados em nanocelulose e impressos em 3D/4D

• Processo: 23/04970-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2023
• Data de Término da vigência: 20 de dezembro de 2023
• Área de conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Silvia Lenyra Meirelles Campos Titotto
• Beneficiário: Beatriz Sakamoto Arsuffi
• Supervisor: Chiara Daraio
• Instituição Sede: Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas (CECS). Universidade Federal do ABC (UFABC). Santo André , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: California Institute of Technology, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 22/10706-7 - Nanocompósito responsivo de celulose para impressão 4D de matéria robótica bioinspirada, BP.MS
• Assunto(s): Impressão tridimensional Propriedades mecânicas Hidrogéis Nanocelulose
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: hidrogéis de nanocelulose | impressão 3D | Materiais arquitetados | materiais programáveis | mudança de forma | Propriedades mecânicas | 4D | Materiais programáveis

Resumo

Nas paredes celulares das plantas, a orientação das fibrilas de celulose é o mecanismo responsável pelo reforço estrutural e pelas mudanças de forma provocadas pelo intumescimento anisotrópico. Este trabalho propõe alcançar esse controle do arranjo da nanocelulose por meio da impressão 3D, visando a prototipagem rápida de materiais arquitetados sustentáveis e com propriedades programáveis. Durante o processo de extrusão da impressão 3D, são aplicadas elevadas forças de cisalhamento para induzir o alinhamento das partículas de nanocelulose na direção de impressão do filamento. O alinhamento resultante da nanocelulose possibilita o reforço anisotrópico e direciona as mudanças de forma em estruturas de hidrogel. Aqui, serão utilizadas formulações de hidrogel à base de nanocelulose com excelente capacidade de impressão, desenvolvidas na UFABC, para imprimir em 3D/4D materiais arquitetados com propriedades mecânicas customizadas e mudança de forma programada. Utilizando hidrogel termorresponsivo e a tecnologia de impressão 3D, será possível produzir materiais arquitetados 4D, programáveis tanto no espaço quanto no tempo. As estruturas impressas serão caracterizadas utilizando as instalações de ponta para ensaios mecânicos e multifuncionais de materiais do grupo da Prof. Chiara Daraio na Caltech. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

ARSUFFI, BEATRIZ; SIQUEIRA, GILBERTO; NYSTROM, GUSTAV; TITOTTO, SILVIA; MAGRINI, TOMMASO; DARAIO, CHIARA. Programmable Multi-Responsive Nanocellulose-Based Hydrogels With Embodied Logic. ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, v. N/A, p. 13-pg., 2024-09-26. (21/10037-5, 22/10706-7, 23/04970-6, 21/00380-4)

ARSUFFI, BEATRIZ; MAGRINI, TOMMASO; CHAMPEAU, MATHILDE; SIQUEIRA, GILBERTO; TITOTTO, SILVIA. 4D printing of natural materials: A review. SUSTAINABLE MATERIALS AND TECHNOLOGIES, v. 44, p. 30-pg., 2025-07-01. (21/00380-4, 21/10037-5, 22/10706-7, 23/04970-6)