چاپ 3D با استفاده از گیاه مبتنی بر “جوهر” را به مسائل پیچیده

محققان 3D چاپ اشیاء پیچیده با بالاتر سلولز محتوا از هر additively تولید مبتنی بر سلولز بخش است.

درختان و دیگر گیاهان رهبری راه: آنها تولید سلولز خود و استفاده از آن به ساخت سازه های پیچیده با خواص مکانیکی فوق العاده ای.

که باعث می شود سلولز جذاب به مواد دانشمندانی که به دنبال تولید پایدار محصولات با توابع خاص. اما پردازش مواد به ساختارهای پیچیده با محتوای سلولز است که هنوز هم یک چالش بزرگ برای مواد دانشمندان است.

محققان ETH Zurich و Empa در حال حاضر در بر داشت یک راه برای پردازش سلولز با استفاده از 3D چاپ, بنابراین به عنوان برای ایجاد اشیاء از تقریبا نامحدود پیچیدگی که حاوی سطوح بالایی از سلولز ذرات.

A white 3D-printed ear sits on a clear piece of glass or plastic in a researcher's blue-gloved hand
3D چاپ غضروف گوش بدلی ساخته شده از سلولز و مواد کامپوزیت. (اعتبار: Michael Hausmann/ETH زوریخ/Empa)

برای انجام این کار آنها همراه چاپ مستقیم از طریق جوهر نوشتن (DIW) روش بعدی densification روند به افزایش سلولز مطالب چاپ شده جسم به حجم کسری از 27 درصد است.

محققان در حال مسلما نه به روند سلولز با چاپگر 3D. با این حال از روش قبلی که همچنین با استفاده از سلولز حاوی جوهر نشده است و قادر به تولید اجسام جامد با چنین سلولز محتوا و پیچیدگی است.

یک ترفند به جوهر

ترکیب جوهر چاپ بسیار ساده است. آن را تنها متشکل از آب است که در آن ذرات سلولز و الیاف اندازه گیری چند صد نانومتر پراکنده ساخته شده اند. سلولز محتوا است که در بین شش تا 14 درصد از جوهر حجم.

محققان با استفاده از ترفند زیر به تیرگی چاپ سلولز محصولات: پس از چاپ مبتنی بر سلولز آب جوهر آنها با قرار دادن اشیاء در یک حمام حاوی حلال های آلی. به عنوان سلولز ندارد حلال های آلی ذرات تمایل به جمع. این فرایند منجر به انقباض چاپ شده و در نتیجه به افزایش قابل توجهی در مقدار نسبی از سلولز ذرات درون ماده.

در یک گام بیشتر دانشمندان خیس اشیاء در یک محلول حاوی یک نور پلاستیکی پیشرو. با از بین بردن حلال توسط تبخیر پلاستیک پیش سازهای نفوذ مبتنی بر سلولز داربست.

بعد برای تبدیل پیش سازهای پلاستیکی به یک جامد پلاستیکی آنها در معرض اشیاء به نور ماوراء بنفش. این تولید مواد کامپوزیت با سلولز محتوای مذکور 27 جلد درصد است. “این densification روند به ما اجازه برای شروع با 6 تا 14 درصد در حجم آب-سلولز مخلوط و در پایان با یک کامپوزیت شی که نمایشگاه تا 27 درصد از حجم سلولز nanocrystals می گوید:” Hausmann.

به عنوان اگر که نیست به اندازه کافی بسته به نوع پلاستیک پیشرو استفاده می شود محققان می توانید تنظیم خواص مکانیکی از چاپ اشیاء مانند خاصیت ارتجاعی خود را و یا قدرت. این اجازه می دهد تا آنها را به ایجاد سخت و یا قطعات نرم افزاری, بسته نرم افزار.

چاپ 3D با سلولز

با استفاده از این روش محققان قادر به تولید انواع کامپوزیت اشیاء از جمله برخی از ظریف طبیعت مانند یک نوع از شعله مجسمه سازی است که تنها 1 میلی متر ضخامت دارد. اما densification از چاپ قطعات با ضخامت بالاتر از پنج میلی متر منجر به اعوجاج ساختار به دلیل سطح پرتقال شی قرارداد سریع تر از هسته خود است.

The incredibly thin material is shaped into a structure that looks like a flickering flame
یک شعله از سلولز و مواد کامپوزیت. (اعتبار: ETH زوریخ)

محققان به بررسی اشیاء خود را با استفاده از X-ray تجزیه و تحلیل و مکانیک آزمون. یافته های آنان نشان داد که سلولز nanocrystals تراز وسط قرار دارد به طور مشابه به کسانی که در حال حاضر در مواد طبیعی است.

“این به این معنی است که ما می توانیم کنترل سلولز ساختار ما چاپ اشیاء به ساخت مواد که ساختار شبیه به کسانی که از سیستم های بیولوژیکی مانند چوب می گوید:” رافائل Libanori ارشد دستیار در ETH پروفسور آندره Studart پژوهش ،

چاپ قطعات هنوز کوچک—مقياس آزمايشگاهی و شما می توانید می گویند. اما وجود دارد بسیاری از برنامه های کاربردی بالقوه از بسته بندی سفارشی به غضروف-جایگزینی ایمپلنت برای گوش. این محققان همچنین چاپ یک گوش بر انسان ، تا زمانی که یک محصول می تواند مورد استفاده قرار گیرد در عمل بالینی, اما, تحقیقات بیشتر و بالاتر از همه آزمایش های بالینی لازم است.

این نوع از سلولز تکنولوژی همچنین می تواند از علاقه به صنعت خودرو است. ژاپنی, خودروسازان در حال حاضر ساخته شده است یک نمونه اولیه از یک ماشین ورزشی که بدن ساخته می شوند تقریبا به طور کامل از مواد مبتنی بر سلولز.

این تحقیق به نظر می رسد در پیشرفته کاربردی مواد.

منبع: ETH زوریخ

اصلی مطالعه DOI: 10.1002/adfm.201904127

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im