麻省理工学院工程师已经开发出一种方法,在三维打印中用上植物纤维素,这种可再生、可生物降解的原料,提供了替代目前流行的石油聚合物(如ABS)的又一选择。研究人员还认为,用纤维素打印要比其他材料更便宜,强度能更高,甚至为产品提供潜在的抗菌性能。
描述该新技术的文章发表在《先进材料技术》杂志。主要作者、麻省理工博士后塞巴斯蒂安·帕丁森写道,“纤维素是世界上最丰富的有机聚合物。它及其衍生物广泛地用于各种不同领域,从制药、医疗器械、食品添加剂,到建材、服装等。用上三维打印,实现添加剂制造,许多产品都将能得到定制”。
那么,打印出来产品的强度怎么样呢?不必担心,因为木材的机械性能本来就是纤维素主要“负责”的。我们曾见过用其制成比钢还强的纤维。纤维素先前也曾混在水凝胶混合物中用于三维打印,不过那需要很小心地控制干燥过程,实际操作不易。
麻省理工团队使用的是醋酸纤维素,一种来源广泛的纤维素材料。它分子中的氢键数目少,能溶解在丙酮中。这种“墨水”在挤压下通过三维打印喷嘴后,丙酮迅速蒸发,其余材料凝固成形。生产时还可以按需进行额外处理,加强打印部分。
三维打印产品出来后,通过氢氧化钠处理,恢复其氢键网络。打印件的强度和韧性优于常用三维打印材料制品,它们包括ABS工程塑料和聚乳酸(PLA)。
团队还在醋酸纤维素墨水中加入抗菌染料,打印了一把抗菌镊子(如图,MIT)。当镊子暴露在荧光灯下时,能杀死微生物。
另外一个优点是,由于纤维素成品的固化是靠丙酮蒸发完成的,就可以在室温下进行,不像其他材料从打印喷口挤出时大多需要加热。这意味着更快的打印;加上未来还可能回收蒸发掉的丙酮,使其更具成本效益,更加环境友好。来源广泛的纤维素比现用纤维材料便宜,也使它具有商业吸引力。
稼正