近日，MIT的研究人員開發(fā)出了用乙酸纖維素（具有減少數(shù)量的氫鍵的纖維素材料）進行3D打印的技術。與其他形式的纖維素不同的是，乙酸纖維素可以溶解在丙酮中并通過3D打印機的噴嘴擠出。

纖維素，紙的主要成分，是世界上最豐富的有機聚合物。它是可再生的和可生物降解的，容易采購，并且價格非常便宜。在此基礎上，有人提出了為什么沒有更多的人試圖用3D打印呢？雖然許多科學家試圖這樣做，但大多數(shù)科學家面臨一個主要障礙：纖維素在加熱時熱分解，在其變得可流動并因此可印刷之前將其元素分離。另一方面，高濃度纖維素溶液通常太粘稠而不能擠出。幸運的是，麻省理工學院的研究人員發(fā)現(xiàn)了使用纖維素進行3D打印的不同方法。

乙酸纖維素，其用于攝影、油漆生產(chǎn)和眼鏡框架的制造，作為商品被廣泛采用，并且可以保持使用纖維素進行3D打印的關鍵。由于存在乙酸酯基團，該材料具有較少的氫鍵，并且可以溶解在丙酮中并通過噴嘴擠出。當丙酮蒸發(fā)時，乙酸纖維素保持固體就位。令人印象深刻的是，麻省理工學院的研究人員甚至找到了一種方法來恢復3D打印發(fā)生后缺失的氫鍵。

“3D打印后，我們通過氫氧化鈉處理恢復氫鍵網(wǎng)絡，”纖維素3D打印研究論文第一作者、MIT博士后Sebastian Pattinson解釋道?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，我們獲得的部件的強度和韌性比許多常用材料大。這些材料包括ABS、PLA和其他3D打印材料?！?/span>

由于3D打印的乙酸纖維素采用油墨的形式，研究人員還能夠修改該解決方案以創(chuàng)建功能多樣的印刷對象。例如，通過向3D打印解決方案添加抗微生物染料，他們能夠3D打印一對具有抗菌功能的手術鑷子。這些3D打印的鑷子在熒光燈的存在下殺死細菌，研究人員認為它們可以用于在遠程醫(yī)療環(huán)境中提供新工具。

這種纖維素在3D打印過程中的主要優(yōu)點之一是其速度。由于乙酸纖維素不需要加熱就可以擠出，因此消除了3D打印工藝中的主要步驟。此外，某些調(diào)整可使3D打印技術更快：鋪設薄帶狀材料以使表面積最大化，或在3D打印部件上吹熱空氣以加速蒸發(fā)過程。研究人員還考慮開發(fā)回收蒸發(fā)的丙酮的系統(tǒng)，使得該方法更具成本效益，并有益于環(huán)保。

“纖維素是世界上最豐富的有機聚合物，只需一個因素，就可以使纖維素3D打印技術成為一個非常有吸引力的商業(yè)解決方案?！盤attinson說。據(jù)悉，標題為“Additive Manufacturing of Cellulosic Materials with Robust Mechanics and Antimicrobial Functionality”的研究論文已經(jīng)發(fā)表在Advanced Materials中。Pattinson與麻省理工學院的John Hart一起撰寫了此論文。

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