Uma equipe de pesquisa da Coreia do Sul utilizou a tecnologia de impressão 3D para desenvolver com sucesso materiais compostos de nanotubos de carbono de alta elasticidade. Este avanço fornece uma nova via tecnológica para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos flexíveis e dispositivos vestíveis de monitoramento de saúde. Os materiais compostos de nanotubos de carbono alcançam excelente desempenho mecânico enquanto mantêm boa condutividade. Os materiais nano-compostos à base de nanotubos de carbono propostos auxiliam na impressão 3D de sensores piezoresistivos de alta elasticidade e alta sensibilidade, podendo ser usados no desenvolvimento de dispositivos vestíveis de monitoramento de saúde de alto desempenho.

A equipe de pesquisa liderada pelo professor Keun Park e pelo professor associado Soonjae Pyo do Departamento de Engenharia de Sistemas Mecânicos da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia de Seul utilizou o processo de impressão 3D por fotopolimerização em grande cubeta para preparar materiais compostos de nanotubos de carbono com desempenho excepcional. Os resultados do estudo foram publicados na revista Composite Structures.

A equipe preparou uma tinta nano-composta adequada para impressão 3D dispersando uniformemente nanotubos de carbono de paredes múltiplas em resina de poliuretano alifático diacrilato. A concentração de nanotubos de carbono foi ajustada entre 0,1% e 0,9% em peso, e a dispersão uniforme foi garantida por agitação ultrassônica. Após uma análise sistemática das características da tinta, os pesquisadores determinaram os parâmetros ótimos de impressão.

Os resultados experimentais mostraram que o material composto contendo 0,9% de nanotubos de carbono apresentou o melhor desempenho global. O material pode ser estendido até 223% do comprimento original antes da ruptura, mantendo um nível de condutividade de 1,64×10⁻³ S/m. Este material composto de nanotubos de carbono também atingiu uma precisão de impressão de 0,6 mm, demonstrando boa adaptabilidade de processamento.

A equipe utilizou o material composto de nanotubos de carbono otimizado para fabricar sensores piezoresistivos baseados em estruturas de superfícies mínimas triperiódicas. Esses sensores exibiram alta sensibilidade e desempenho estável, sendo integrados com sucesso em palmilhas inteligentes. A plataforma de palmilhas inteligentes pode monitorar em tempo real a distribuição de pressão plantar, identificando com precisão diferentes movimentos e posturas do corpo humano.

O professor Park afirmou: “Nosso novo material nano-composto de nanotubos de carbono foi otimizado especificamente para processos baseados em VPP, permitindo a fabricação de estruturas 3D altamente complexas. Também utilizamos esses materiais na manufatura aditiva de novos sensores piezoresistivos, integrando-os a dispositivos vestíveis de monitoramento de saúde.”

O professor Pyo acrescentou: “Nosso dispositivo de palmilha inteligente demonstra o potencial de nossos materiais nano-compostos de nanotubos de carbono na impressão 3D de materiais da próxima geração com alta elasticidade e condutividade. Acreditamos que esses materiais serão indispensáveis para monitores vestíveis de saúde, produtos eletrônicos flexíveis e têxteis inteligentes.”

Este estudo confirma a viabilidade da tecnologia de impressão 3D na preparação de materiais funcionais compostos de nanotubos de carbono. O desenvolvimento bem-sucedido desses materiais fornece novas opções para a área de eletrônica flexível, especialmente em cenários de aplicação que exigem estruturas complexas e designs personalizados, oferecendo vantagens únicas.