Impressão 4D de nanocompósitos termorresponsivos à base de hidrogel de Poli(N-isopropilacrilamida), celulose nanocristalina e Nanofolhas de Nitreto de Boro.
A Impressão 4D é uma técnica de manufatura aditiva capaz de desenvolver estruturas com propriedades que mudam conforme aplicação de estímulos externos. Nesse contexto, a aplicação do hidrogel de Poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAm), apresenta-se promissora, devido a sua capacidade de sofrer mudanças estruturais em resposta a variações de temperatura. Contudo, é observada a limitação do hidrogel em termos de estabilidade e fidelidade de forma após o processo de impressão, necessitando da inclusão de modificadores reológicos para otimização da processabilidade do material. Dentre as possíveis rotas de modificação, optou-se pela utilização da celulose nanocristalina (CNC), uma partícula anisotrópica reconhecida por sua elevada resistência mecânica. Durante o processo de impressão dos géis precursores, espera-se que a CNC seja orientada por meio da extrusão, possibilitando a criação de materiais anisotrópicos com capacidade de mudança de forma (4D) em resposta a alterações térmicas. Entretanto, os nanocompósitos resultantes apresentam propriedades mecânicas reduzidas, fragmentando-se durante a remoção dos moldes e/ou transporte para outras plataformas. Para mitigar a fragilidade do material, realiza-se a reticulação do alginato com cátions bivalentes [Ca2+], processo que inibe a mudança de forma das amostras. Com o objetivo de diminuir a concentração da dupla reticulação, propõe-se a utilização de nanofolhas de nitreto de boro funcionalizadas (f-BNNS). Essas nanopartículas apresentam elevada condutividade térmica e grupos funcionais capazes de interagir com os polímeros via ligações de hidrogênio. Espera-se que sua incorporação possa aprimorar a resistência mecânica e a termoresponsividade do hidrogel de PNIPAm, sem impactar suas propriedades de mudança de forma. Assim, foram analisadas quatro formulações com concentrações de 0%, 0,05%, 0,1% e 0,2% (m/m em relação ao PNIPAm) de f-BNNS. Investiga-se o comportamento da resposta 4D e fidelidade da forma, buscando estabelecer correlações dessas características com o alinhamento da CNC, por meio de microscopia óptica (OM) e de força atômica (AFM).