Físicos da UvA Imprimem Gelo Puro em 3D Usando Resfriamento Evaporativo em Vácuo

Pesquisadores do Instituto de Física da Universidade de Amsterdã anunciaram em dezembro de 2025 uma nova metodologia para manufatura aditiva de estruturas tridimensionais compostas integralmente por gelo puro. A técnica elimina a necessidade de refrigeração externa, substratos frios ou infraestrutura criogênica, dependendo exclusivamente dos princípios termodinâmicos do resfriamento evaporativo natural dentro de uma câmara de vácuo. Como prova de conceito, a equipe conseguiu imprimir uma réplica de árvore de Natal com oito centímetros de altura em cerca de 26 minutos, demonstrando a eficiência do processo.

O estudo, detalhado no preprint do arXiv pelos cientistas Menno Demmenie, Stefan Kooij e Daniel Bonn, explora a extrusão controlada de um jato fino de água em um ambiente de pressão ultrabaixa. Sob o vácuo, a evaporação acelerada das moléculas de água extrai calor latente do líquido restante, forçando-o a um estado super-resfriado, abaixo de 0 °C. Este jato de água super-resfriada, com diâmetro de aproximadamente 16 micrômetros, solidifica-se quase instantaneamente ao tocar o substrato ou a camada anterior, permitindo a construção estável de geometrias complexas camada por camada.

Esta abordagem contrasta significativamente com métodos anteriores, como o desenvolvido pela Universidade Carnegie Mellon em 2022, que exigiam plataformas de construção mantidas a temperaturas específicas, como -35 °C. A técnica da Universidade de Amsterdã representa um avanço em simplicidade operacional e custo ao integrar o jato de água em uma impressora 3D comercial modificada, dispensando o uso de nitrogênio ou hélio líquidos. A solidificação imediata impede problemas comuns de dispersão ou embaçamento observados em outras técnicas de impressão com gelo.

Os cientistas destacam o valor educacional do processo, que permite a observação direta de transições de fase e transferência de calor em um sistema transparente. A pureza do gelo resultante é um fator crítico, pois a estrutura é composta unicamente de água, sem aditivos, o que é fundamental para potenciais aplicações biomédicas, como arcabouços temporários para engenharia de tecidos. Além disso, o processo é limpo, pois a estrutura de gelo retorna à água pura sem resíduos ao reverter o vácuo para pressão normal.

As implicações práticas desta técnica simples e de baixo custo são amplas, estendendo-se à engenharia de sistemas microfluídicos e, em um contexto futuro, à viabilidade de impressão de estruturas no local em ambientes de baixa pressão atmosférica, como em Marte. A capacidade de construir estruturas com alta precisão sem infraestrutura criogênica estabelece um novo ponto de referência para a manufatura aditiva baseada em água.