W technologii reaktywnego druku atramentowego (ang. reactive inkjet printing, RIP) wykorzystuje się specjalne tusze, które utwardzają się po zmieszaniu. W naszym badaniu proces ten przebiegał w bardzo nietypowy sposób — krople dwóch różnych tuszów zderzały się ze sobą jeszcze w powietrzu (tzw. in-flight coalescence, IFC-RIP), a dopiero potem opadały na powierzchnię, gdzie tworzyły materiał. Takie podejście umożliwia bardzo precyzyjne dozowanie i mieszanie składników w idealnych proporcjach, co pozwala uzyskać jednorodne, dobrze kontrolowane materiały.

W ramach projektu finansowanego przez NCBR opracowano serię specjalnych tuszów opartych na układach mocznikowo-uretanowych. Dzięki nim udało się uzyskać materiały o bardzo zróżnicowanych właściwościach mechanicznych — od twardych i sztywnych, przez kruche, aż po bardzo elastyczne (wydłużające się nawet ponad 900% przed zerwaniem).

Zebrane dane powiązaliśmy z modelami matematycznymi, które pozwalają przewidywać, jakie właściwości będzie miał materiał w zależności od składu tuszów. Najlepsze rezultaty dał model oparty na tzw. udziałach grup chemicznych, czyli określeniu, jakie fragmenty cząsteczek odpowiadają za konkretne cechy gotowego materiału. 

Wyniki naszych badań pokazują, że zmieniając stosunek używanych tuszów, można uzyskać materiały o stopniowo zmieniających się właściwościach – tzw. materiały gradientowe. Co istotne, informacja o tym, jakie właściwości mechaniczne uzyskamy przy danym składzie tuszów, może pochodzić bezpośrednio z opracowanego przez nas modelu matematycznego. Dzięki temu możliwe jest szybkie i świadome projektowanie nowych materiałów o konkretnych, z góry zaplanowanych cechach. Otwiera to ciekawe możliwości w projektowaniu nowoczesnych, funkcjonalnych struktur w jednym kroku produkcyjnym.