4D-geprinte kever verschiet van kleur als het vochtiger wordt (video)

Sol’s vakgroep heeft uitgebreide ervaring met slimme materialen die reageren op stimuli van buiten, zoals licht, temperatuur of luchtvochtigheid. De materialen maken gebruik van vloeibare kristaltechnologie, toegepast in kunststoffen. De kristallen krijgen andere eigenschappen afhankelijk van de richting waarin ze zijn uitgelijnd. Het kan zijn dat ze in één richting sterker zijn dan in de andere, of dat ze een andere kleur krijgen, afhankelijk van de invalshoek van het licht.

Sol wilde een voorwerp printen dat van kleur verandert onder invloed van vocht. "De inspiratie daarvoor vond ik in de natuur, en dan in het bijzonder in de Tmesisternus isabellae, een boktorsoort waarvan het dekschild van kleur verandert onder invloed van luchtvochtigheid."

Sol koos voor vocht als stimulus omdat mensen voor een groot deel bestaat uit water bestaan. "Een sensor die je gemakkelijk en goedkoop kan printen met een 3D-printer en die reageert op vocht, kan allerlei toepassingen hebben in de gezondheidszorg. Denk aan een ring die transpiratie meet, of in de toekomst misschien je bloedsuikerspiegel."

Sol heeft het procedé uitgewerkt in de kever. "Eerst heb ik een kever van hard plastic geprint, en daarop een schild aangebracht met fotonische inkt. Dat ging ook met een printer. Deze laag heb ik vervolgens behandeld met een zuur. Dit zorgt ervoor dat de kristallen in de inkt reageren op vocht. Bij meer vocht zwelt het materiaal als het ware op, waardoor de spiraalstructuur van de kristallen wordt opgerekt. Dit verandert ook de kleur".

Vervolgens plaatste de onderzoeker de kever in een afgesloten ruimte waar hij de luchtvochtigheid kon controleren. Bij meer vocht werd de groene kever langzaam roder en roder. Bracht hij het vochtniveau weer terug, dan werd de kever weer groen.

De gevoeligheid voor vocht kan je manipuleren door de moleculen minder of meer geladen te maken. "Dat biedt allerlei mogelijkheden voor toekomstige toepassingen."