Разработаны чернила для 3D печати целлюлозой

Швейцарская Федеральная лаборатория материаловедения и технологий (EMPA) представила чернила для 3D печати с высоким содержанием целлюлозы.
Целлюлоза – наиболее распространенный органический полимер и главный строительный блок древесины. Несмотря на широкую доступность, экологичность, биосовместимость и прекрасные химические и механические свойства, в 3D печати целлюлоза практически не используется из-за сложностей с изготовлением подходящих расходных материалов. Прочностные характеристики целлюлозы обуславливаются наличием упорядоченных нанокристаллов биополимера, состоящих из цепочек глюкозы, выстроенных в длинные, волокнистые микроструктуры. Именно нанокристаллы целлюлозы и заинтересовали швейцарских ученых, получивших чистые образцы за счет гидролиза измельченной древесной массы в кислоте.

Длина отдельных нанокристаллов в среднем составила 120 нанометров при диаметре около 6,5 нм. Теперь начинался самый сложный этап – создание достаточно вязкого и эластичного материала, пригодного для 3D печати. В качестве метода построения было решено использовать робокастинг (Direct Ink Writing). Первые попытки создания подходящей композиции основывались на использовании водных растворов, однако получаемые материалы отличались высокой хрупкостью. В итоге ученые перешли на фотополимерную основу.

Содержание нанокристаллов в итоговой композиции достигает 20 процентов. Таким образом, концентрация целлюлозы примерно в восемь раз выше, чем удавалось добиться в предыдущих проектах по созданию аналогичных чернил. После засветки напечатанных изделий ультрафиолетом выявилось неожиданное, но весьма приятное свойство композита: нанокристаллы образовывали связи с полимерными цепочками и при этом упорядочивались в направлении печати при проходе через сопло, повышая прочность материала. Композиты с наполнителем из целлюлозы могут найти широкое применение в самых разных отраслях, от автомобильной до упаковочной, но швейцарских исследователей более всего интересует биомедицина – возможность изготовления протезов и имплантатов. Свой вариант 3D печати целлюлозой в марте этого года продемонстрировали исследователи из Массачусетского технологического института (MIT).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *