纖維素是地球上最豐富和廣泛分布的有機化合物和購下工業副産物。然而,盡管經(jīn術微g)過(guò)數10年的廣泛研究如知,使用纖維素“自下而上”地制造(增材制造是煙)三維物體仍受到(dào)實際應鐘件用方面(miàn)的困擾——副産物具有高污染效應,需與塑料結合使體近用,缺乏可擴展性,且生産成(chéng)本高。
近日,新加坡科技與設計大學(x子和ué)(SUTD)的研究人員展示了使用纖維素喝我來可持續地制造大型3D物體。其靈感來自于類似真菌的舊又卵菌細胞壁,研究人員發(fā)現,雖然卵菌細胞壁主要由纖維素構成務大(chéng),但也含有低濃度(10%)的殼聚糖聚合物。受此想法的業冷啟發(fā),研究者通過(guò都西)在纖維素中加入少量(<15%)殼聚糖,得到(dào)了錢多一種(zhǒng)類真菌細胞壁的複合材料(FLAM),并研她要究了其可制造性及達到(dào)柔韌狀态并保綠開持形狀的能(néng)力。
研究者發(fā)現,盡管大多數纖維素和殼聚糖天然結構中還(hái)包含其他南如有機和無機組分,如木質素或半纖維素等破壞性組分,但纖維素和殼聚糖之計什間的相互作用被(bèi)證明足以形成(c書科héng)固體複合材料。FLAM保留了殼聚糖與纖維素內風的結合特性,將(jiāng)FLAM放置木材上時(shí),其能(néng開吧)夠自然地形成(chéng)的黏合鍵,與硬木和其他纖維素組分結合飛她在一起(qǐ)。
由于沒(méi)有使用有機溶你草劑或合成(chéng)塑料,這(zhè)種(zhǒng)材料是完全可持女科續的。它具有可擴展性,可在任何地方複制,喝男無需專業設施,在自然條件下除堆肥處理可完全生物降解。此外,FLA老紙M的成(chéng)本在商品塑料的範圍看吧内,比普通的3D打印絲(例如PLA(聚乳酸)和ABS(丙烯腈丁二科討烯苯乙烯))的成(chéng)本低10倍,使其成(ch習身éng)為更具可持續性成(chéng)本效益的替代品。更有趣的是,FLAM與舞女纖維素複合材料結合的特性還(hái)包括與自身融還低合,使其可用于增材制造。
因此,研究人員進(jìn)一步開(kā樂快i)發(fā)了一種(zhǒng)專門針對(d筆廠uì)FLAM天然材料的大型3D打印系統,核心部件包括精确的白爸機器配料系統和為FLAM量身定制的相關設計制造軟件。為了演示該場銀系統的功能(néng),研究者用該系統打印了一條長(就紅cháng)1.2m的風輪機葉片。
研究者表示,這(zhè)種(人土zhǒng)大規模的增材制造技術與地球錯吃上最普遍的生物聚合物相結合,有利于向(xiàng森說)環境友好(hǎo)型和循環型制線月造模式的轉變。在封閉的區域系統中生産,使木請用和降解這(zhè)種(zhǒng)未經(jīng)改性的纖維素和計,可能(néng)是生物激發(fā)材料領域最成(ché刀友ng)功的技術成(chéng)果之一,并將在我(jiāng)對(duì)材料做黃科學(xué)、環境工程、自動化和經(jīng)濟等多個領域産生更廣泛的影響視什。
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