Profissionais de todas as áreas—de artistas a arquitetos e cientistas—vêm buscando inspiração na natureza há milênios. Agora, engenheiros conseguiram produzir fibras extremamente finas, inspiradas na seda de aranha e no muco da mixina.
Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu uma nova técnica de impressão 3D para criar microfibras com apenas 1,5 micrômetros de espessura. Conforme detalhado em um estudo publicado em 20 de janeiro na revista Nature Communications, os pesquisadores superaram um antigo limite das capacidades da impressão 3D: produzir materiais macios e extremamente finos.
“Na natureza, existem muitos exemplos de estruturas filamentosas que atingem apenas alguns micrômetros de diâmetro”, afirmou Mohammad Tanver Hossain, engenheiro da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign e um dos autores do estudo, em um comunicado da universidade. “Sabíamos que isso tinha que ser possível.”
A técnica desenvolvida por Hossain e sua equipe, chamada de impressão embutida, consiste em depositar o material em um molde de gel. Diferente da impressão 3D tradicional, que constrói camadas de baixo para cima, a impressão embutida oferece suporte à forma do material, permitindo a criação de estruturas mais complexas. Entretanto, mesmo com essa técnica, estruturas semelhantes a fios de cabelo, mais finas que 16 micrômetros, costumavam se partir antes de endurecer—a etapa conhecida como cura.
“Modificamos o gel e a tinta de impressão para que a tinta curasse imediatamente ao ser depositada no gel”, explicou Hossain. “Isso impede que o filamento se quebre, pois ele solidifica quase instantaneamente.” Com essa inovação, Hossain e seus colegas conseguiram imprimir fibras de apenas 1,5 micrômetros de espessura. Para comparação, uma folha de papel costuma ter entre 50 e 200 micrômetros.
“Alcançar essa resolução de impressão significa que agora temos a base tecnológica para imitar microfibras e estruturas semelhantes a pelos, encontradas na natureza e que apresentam funcionalidades extraordinárias”, afirmou Wonsik Eom, engenheiro da Universidade de Dankook e também coautor do estudo.
Hossain, Eom e seus colegas se inspiraram no muco produzido pela mixina: uma criatura marinha de corpo semelhante ao de uma enguia, que libera um muco fibroso para se defender e capturar presas. A versatilidade do muco vem de suas microfibras.
“Adotamos a impressão 3D embutida como método para imitar esses filamentos”, disse Eom. “Através de nossa pesquisa, descobrimos que o desenvolvimento de uma tecnologia de impressão 3D embutida de alta resolução nos permite replicar uma variedade muito maior de estruturas naturais do que esperávamos inicialmente.”
“A importância deste método está em produzir diversas geometrias de fios sem precisar lidar com a força gravitacional descendente sobre estruturas tão finas e flexíveis”, acrescentou Sameh Tawfick, engenheiro da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign e coautor do estudo. “Isso nos permite criar cabelos 3D complexos, com diâmetros minúsculos, utilizando uma impressora 3D ultraprécisa.”
Embora o estudo destaque o potencial da impressão 3D bioinspirada, ele também nos lembra que a maior engenheira de todas continua sendo a própria natureza.
