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【中國(guó)智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】日前，俄羅斯科學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種完全由生物質(zhì)制造的可3D打印聚合物，從而解決塑料帶來的問題。聚合物已經(jīng)顯示了3D打印的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：佳粘合性、熱塑性、缺乏分層和低熱收縮。
避免塑料污染 俄羅斯研發(fā)可回收3D打印聚合物
當(dāng)涉及3D打印材料時(shí)，您不會(huì)遇到比塑料更受歡迎的選擇，有各種各樣的塑料可供選擇，同時(shí)，它也是3D打印材料中便宜的。然而，塑料也存在一定的問題，世界各地的垃圾填埋場(chǎng)對(duì)于塑料處理為頭疼。材料正在耗盡化石原料，以及在生產(chǎn)和燃燒過程中形成二氧化碳。位于莫斯科的俄羅斯科學(xué)院(RAS)的一個(gè)研究小組已經(jīng)開發(fā)了一種完全由生物質(zhì)制造的可3D打印聚合物，從而解決塑料帶來的問題。
3D打印過程通常比其他形式的制造更適合環(huán)境，但塑料廢物仍然是世界性的問題。塑料由一系列合成或半合成的可塑性有機(jī)材料組成，并且已經(jīng)做出了許多努力，將回收塑料用于3D打印物體，如假肢、構(gòu)成浮動(dòng)圣誕樹的樹葉、蜂箱和太空中宇航員的用品。
3D打印聚合物具有其自身的缺點(diǎn)，例如被有機(jī)溶劑侵蝕，加熱時(shí)收縮，以及與打印紙的粘合性差，所有這些都可能導(dǎo)致打印錯(cuò)誤。但是RAS研究人員正在與Prof. Dr. Valentine P. Ananikov合作，開發(fā)了不僅可持續(xù)的物質(zhì)過程，而且消除了這些問題。
他們開發(fā)了一種稱為聚乙烯-2,5-呋喃二羧酸酯(PEF)的聚合物，可以低成本地用于3D打印可回收和高耐溶劑性的高質(zhì)量物體。研究人員在Angewandte Chemie雜志上的一篇論文中進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。合著者包括Fedor A.Kucherov博士、Evgeny G. Gordeev博士、Alexey S. Kashin博士和Ananikov教授。
研究的PEF聚合物已經(jīng)顯示了3D打印的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：佳粘合性、熱塑性、缺乏分層和低熱收縮。PEF的高熱穩(wěn)定性和擠出所需的相對(duì)低的溫度對(duì)于回收打印物體和使廢物小化是佳的。成功地顯示了3D打印和回收的幾個(gè)連續(xù)循環(huán)。將3D打印擴(kuò)展到碳中性材料的建議方法在可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域開辟了新的方向。
研究人員在烘箱中熔化聚合物粉末，形成長(zhǎng)絲，然后通過熱拉伸成直徑2.85毫米的材料。然后，他們使用Autodesk 123D Design繪制數(shù)字模型，并將其成功打印在Ultimaker 2上，因?yàn)樘囟ǖ?D打印機(jī)的進(jìn)紙器距離打印頭更遠(yuǎn)，并允許較小的實(shí)驗(yàn)材料段不直接接觸機(jī)械部件。3D打印的物體具有光滑、高質(zhì)量的表面，并且層被“彼此牢固地結(jié)合在一起”。
然后對(duì)PEF物體以及使用PETG、PLA和ABS打印的物體進(jìn)行測(cè)試，證明PEF物體對(duì)稱為二氯甲烷的侵蝕性溶劑更具抗性。
PEF材料具有較高的熱穩(wěn)定性，這意味著3D打印的測(cè)試對(duì)象能夠被熔化，重新制成長(zhǎng)絲，并再次打印。PEF還具有比其他材料更大的極性，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這種結(jié)構(gòu)多樣性意味著材料將有新的應(yīng)用。
此外，根據(jù)研究人員的計(jì)算機(jī)計(jì)算，組成PEF的構(gòu)建塊實(shí)際上可能具有非線性碎片，這些碎片形成螺旋扭曲，提供“獲取新類型的幾何形狀”。
(原標(biāo)題：俄羅斯研究員使用生物質(zhì)材料開發(fā)新的可回收的3D打印聚合物)
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