.
O consagrado processo de descoberta de tentativa e erro edisoniano é lento e trabalhoso. Isso dificulta o desenvolvimento de novas tecnologias urgentemente necessárias para energia limpa e sustentabilidade ambiental, bem como para dispositivos eletrônicos e biomédicos.
“Geralmente leva de 10 a 20 anos para descobrir um novo material”, disse Yanliang Zhang, professor associado de engenharia aeroespacial e mecânica da Universidade de Notre Dame.
“Eu pensei que se pudéssemos encurtar esse tempo para menos de um ano – ou mesmo alguns meses – seria uma virada de jogo para a descoberta e fabricação de novos materiais.”
Agora Zhang fez exatamente isso, criando um novo método de impressão 3D que produz materiais de maneiras que a fabricação convencional não consegue igualar. O novo processo mistura várias tintas de nanomateriais em aerossol em um único bocal de impressão, variando a taxa de mistura de tinta durante o processo de impressão. Esse método – chamado impressão combinatória de alto rendimento (HTCP) – controla as arquiteturas 3D e as composições locais dos materiais impressos e produz materiais com composições e propriedades de gradiente em resolução espacial em microescala.
Sua pesquisa acaba de ser publicada em Natureza.
O HTCP baseado em aerossol é extremamente versátil e aplicável a uma ampla gama de metais, semicondutores e dielétricos, bem como polímeros e biomateriais. Gera materiais combinacionais que funcionam como “bibliotecas”, cada uma contendo milhares de composições únicas.
A combinação de impressão de materiais combinados e caracterização de alto rendimento pode acelerar significativamente a descoberta de materiais, disse Zhang. Sua equipe já usou essa abordagem para identificar um material semicondutor com propriedades termoelétricas superiores, uma descoberta promissora para aplicações de coleta de energia e resfriamento.
Além de acelerar a descoberta, o HTCP produz materiais classificados funcionalmente que passam gradualmente de rígidos para macios. Isso os torna particularmente úteis em aplicações biomédicas que precisam fazer a ponte entre tecidos moles do corpo e dispositivos vestíveis e implantáveis rígidos.
Na próxima fase da pesquisa, Zhang e os alunos em seu Laboratório de Manufatura Avançada e Energia planejam aplicar aprendizado de máquina e estratégias guiadas por inteligência artificial à natureza rica em dados do HTCP, a fim de acelerar a descoberta e o desenvolvimento de uma ampla gama de materiais.
“No futuro, espero desenvolver um processo autônomo e autônomo para descoberta de materiais e fabricação de dispositivos, para que os alunos no laboratório possam se concentrar no pensamento de alto nível”, disse Zhang.
.
