Impresoras 3d

Nanopartículas de plata como una adición a los filamentos 3d

En una tesis titulada «A Study of 3D Printed Silver-Polymer Composite Structures«, University of New Orleansstudent Cynthiya Shrestha analiza un material que rara vez se ha estudiado en la impresión en 3D: los polímeros con nanopartículas de plata incorporadas en ellos. Estos materiales son potencialmente muy útiles debido a sus propiedades antimicrobianas, eléctricas, mecánicas y ópticas. Son de especial interés para la industria alimentaria, señala Shrestha, debido a los microbios en las correas de polímeros que se utilizan para transferir y empacar alimentos, particularmente productos cárnicos, en las fábricas. Si se pudieran desarrollar bandas de polímeros con propiedades antimicrobianas, ello podría tener un gran impacto en la industria.

Shrestha creó varias mezclas de PLA e incrementó las concentraciones de nanopartículas de plata, luego las extruyó en filamentos utilizando un extrusor de filamentos de filamentos de filamentos de filamentos de filamentos de plata. Ella sometió los materiales a varias pruebas, incluyendo calorimetría diferencial de barrido, pruebas de tracción y microscopía electrónica de barrido. Las nanopartículas de plata aumentaron la ductilidad de las estructuras impresas en 3D, debido a un aumento de la tensión en caso de fallo.

Luego utilizó el filamento para imprimir en 3D varios discos, sobre los que goteó una soluciónde E. coli. También agregó la solución bacteriana a los discos PLA simples. Después de 24 horas, los discos compuestos de plata mostraron dramáticamente menos bacterias que los discos PLA simples.

«Aunque todavía no se ha desarrollado una tendencia lineal o correlación entre el porcentaje de peso variable de la plata y el efecto sobre las propiedades ductiles, térmicas y antimicrobianas», afirma Shrestha. «Esto se debe principalmente a los desafíos de distribuir uniformemente las micropartículas de plata en la matriz de PLA, lo que puede atribuirse a varios factores como la alta viscosidad del PLA, la tendencia de las partículas de plata a acumularse juntas y la incompatibilidad del cloroformo con otros envases de plástico.

 

Debido a la distribución desigual durante el proceso de síntesis, una cierta parte del filamento de plata al 1% podría tener más concentración de partículas de plata en comparación con una cierta parte del filamento de plata al 3%. Debido a estas incertidumbres, no se puede llegar a una conclusión clara sobre el efecto de un cierto porcentaje de peso de plata en la mejora de varias propiedades mecánicas, térmicas y antimicrobianas».

Future work, she continues, will be geared towards optimisizing the process and obtaining more data points to draw conclusive results. Los posibles trabajos futuros pueden incluir:

    • Aumentar el nivel de dispersión de las partículas de plata en la matriz PLA para minimizar la obstrucción del cabezal de impresión
    • Estudio comparativo adicional sobre el efecto de la concentración de partículas de plata en la ductilidad y el módulo de resistencia de las muestras impresas en 3D
    • Estudio de la superficie de fractura de las muestras impresas en 3D para comprender mejor las causas y los puntos de fallo de la estructura durante los ensayos de tracción
    • Síntesis de nanopartículas y nanoalambres de plata utilizando el método Polyol y producción del compuesto utilizando los nanomateriales siguiendo el mismo protocolo
    • Optimización del procedimiento de prueba antimicrobiana para obtener puntos de datos a varias horas del proceso de metalizado a fin de comprender mejor el crecimiento de las bacterias a lo largo del tiempo
    • Estudio adicional de la capacidad de las nanopartículas de plata para mejorar las propiedades ópticas y eléctricas de las estructuras impresas en 3D

El estudio de Shrestha es muy prometedor no sólo para la industria alimenticia sino también para varias otras, incluyendo la industria médica. La capacidad de imprimir herramientas quirúrgicas en 3D con propiedades antimicrobianas es siempre de interés, y la plata es un material que, como señala Shrestha, no ha sido estudiado muy a fondo en la impresión en 3D, especialmente cuando se mezcla con polímeros. Aunque aún se encuentra en las etapas preliminares, su estudio podría tener un impacto potencial en la creación de nuevos materiales de impresión en 3D con propiedades muy útiles.

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