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麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)最新的研究發(fā)現(xiàn),纖維素可能成為一種豐富的、可再生的、可生物降解的材料,可用于代替目前用作3D打印材料的聚合物。麻省理工學(xué)院博士后 Sebastian Pattinson 指出,“纖維素是世界上最豐富的有機(jī)聚合物。”。
纖維素是賦予木制材機(jī)械性能最重要的組成部分,由于其價(jià)格便宜,生物可再生,可生物降解,且具有很強(qiáng)的化學(xué)多功能性,被用于許多產(chǎn)品中,如一些生物用制藥,醫(yī)療設(shè)備,食品添加劑,建筑材料,服裝等各種不同領(lǐng)域,并且這些產(chǎn)品,可以通過增材制造(3D打印)技術(shù)實(shí)現(xiàn)定制。
使用纖維素作為3D打印技術(shù)原材料不是一個(gè)新的想法,許多研究人員已經(jīng)試圖研究其應(yīng)用型,但面臨了許多障礙:如當(dāng)加熱時(shí),纖維素在其變得可流動(dòng)之前會(huì)熱分解,部分是由于纖維素分子之間存在的氫鍵。因此,麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)決定使用纖維素乙酸酯。
這種材料很容易由纖維素制成,并已經(jīng)廣泛用于生產(chǎn)?;旧希宜狨セ鶊F(tuán)的存在減少了該材料中氫鍵的數(shù)目。此外,乙酸纖維素可以溶解在丙酮中并通過噴嘴擠出;當(dāng)丙酮迅速蒸發(fā)時(shí),醋酸纖維素可以局部固化。隨后的處理可以替代乙酸酯基團(tuán)并增加印刷部件的強(qiáng)度。
“在3D打印完成之后,我們通過氫氧化鈉處理部件,以恢復(fù)氫鍵結(jié)構(gòu)” Pattinson 解釋說。“我們發(fā)現(xiàn),我們獲得的部件的強(qiáng)度和韌性比用于3D打印的許多常用材料更大。”
研究人員指出,乙酸纖維素已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各類商品。在批量上,材料的價(jià)格與用于注塑的熱塑性塑料相當(dāng),并且它比用于3D打印的典型細(xì)絲材料便宜得多。