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【中國智能制造網(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：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對于塑料處理為頭疼。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：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低的溫度對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PEF物體以及使用PETG、PLA和ABS打印的物體進(jìn)行測試，證明PEF物體對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打印的測試對象能夠被熔化，重新制成長絲，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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