科學(xué)家用絲綢制成的生物可降解3D打印皮革產(chǎn)品
時(shí)間：2021-05-07 08:21 來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng) 作者：中國(guó)3D打印網(wǎng) 閱讀：次
中國(guó)3D打印網(wǎng)5月7日訊，塔夫茨大學(xué)的一組研究人員開(kāi)發(fā)了一種由皮革制成的類(lèi)似皮革的3D打印材料，該材料由絲綢制成。這種材料不僅來(lái)自可持續(xù)來(lái)源，而且還具有完全可回收利用和可生物降解的特性，同時(shí)提供的機(jī)械性能可與真皮媲美。科學(xué)家已經(jīng)使用他們的新配方3D打印可用的錢(qián)包，其他時(shí)尚的消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品也正在準(zhǔn)備中。
該研究的合著者Fiorenzo Omenetto解釋說(shuō)：“我們的工作集中在使用天然來(lái)源的材料上，該材料可在保持材料性能的同時(shí)最大程度地減少有毒化學(xué)物質(zhì)的使用，從而為常見(jiàn)且廣泛使用的產(chǎn)品提供替代產(chǎn)品今天使用。”
使用絲綢皮革3D打印的錢(qián)包。圖片來(lái)自塔夫茨大學(xué)。
皮革的破壞作用
皮革的特點(diǎn)是耐用性和柔韌性。這種材料通常是制革業(yè)的必備品，通常是通過(guò)鞣制牛等動(dòng)物的皮制成的。盡管有用，但皮革的采購(gòu)并不十分環(huán)保，因?yàn)轲B(yǎng)牛場(chǎng)占用了大量土地，而每年卻需要大量的水（更不用說(shuō)大規(guī)模屠殺的倫理了）。除此之外，奶牛自身會(huì)產(chǎn)生大量的甲烷，甲烷的二氧化碳的加熱能力是二氧化碳的80倍以上，導(dǎo)致北極熊不得不游泳。還有皮革加工的問(wèn)題，皮革加工依靠苛刻的化學(xué)品來(lái)生產(chǎn)最終產(chǎn)品。鞣劑的非窮舉性清單包括鉻鹽，甲醛和各種重油-所有這些都會(huì)對(duì)動(dòng)植物造成破壞性影響。
可以3D打印材料，特征尺寸小至0.25mm。圖片來(lái)自塔夫茨大學(xué)。
生物材料：可持續(xù)的替代方案
因此，不難發(fā)現(xiàn)可能需要尋找更綠色的替代品。絲綢本身并不像皮革，但塔夫茨（Tufts）團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種加工絲綢的方法，可以使其變得更堅(jiān)固，更堅(jiān)固，并與定制的氣動(dòng)擠壓3D打印機(jī)兼容。該系統(tǒng)本身具有3軸CNC龍門(mén)，1m x 1m打印床和Nordson EFD ValveMate點(diǎn)膠閥控制器。
配制過(guò)程涉及將蠶繭中的蠶絲纖維混合成泥狀混合物。分解成其基本蛋白質(zhì)成分，然后將纖維與增塑劑和植物膠增稠劑混合，從而使所得材料具有可擠出性。為了增加材料的強(qiáng)度，科學(xué)家還整合了殼聚糖的基礎(chǔ)層，該糖層具有貝類(lèi)外骨骼硬度。最重要的是，該過(guò)程僅依賴于溫和的化學(xué)品，并且可以在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中完成。Omenetto補(bǔ)充說(shuō)：“通過(guò)使用絲綢，紡織和農(nóng)業(yè)廢料中的纖維素以及貝類(lèi)廢料中的殼聚糖，以及用于結(jié)合它們的所有相對(duì)較溫和的化學(xué)方法，我們正在朝著我們的目標(biāo)邁進(jìn)。”
根據(jù)這項(xiàng)研究，最終的類(lèi)皮革材料可以3D打印成幾乎任何幾何形狀，特征尺寸范圍從0.25mm到5mm。進(jìn)行一些修補(bǔ)后，該材料也可以以不同的柔韌性和不透明性進(jìn)行沉積，從而使其適合多種時(shí)尚應(yīng)用。一旦達(dá)到其使用壽命，該材料甚至可以回收回絲狀混合物中以重復(fù)使用，或者由于它是完全可生物降解的，因此可以完全丟棄。
該材料還允許一定范圍的靈活性和不透明度。圖片來(lái)自塔夫茨大學(xué)。
絲綢等生物材料的3D打印可以為循環(huán)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)奇跡。代爾夫特理工大學(xué)（TU Delft）的科學(xué)家們最近使用了一種新穎的3D生物打印技術(shù)，以藻類(lèi)細(xì)胞制成一種活的“人造葉”材料。該研究涉及將3D微藻直接打印到無(wú)生命的細(xì)菌纖維素中（一種由細(xì)菌產(chǎn)生的有機(jī)排泄化合物），以產(chǎn)生一種能夠光合作用的堅(jiān)韌而靈活的材料。
在其他地方，新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)（SUTD）的研究人員此前已經(jīng)探索了從城市食物垃圾中提取的基于甲殼質(zhì)的生物復(fù)合材料的3D打印。具體來(lái)說(shuō)，研究小組使用黑士兵蒼蠅將有機(jī)食物廢物生物轉(zhuǎn)化為可3D打印的幾丁質(zhì)，然后將其用于制造可生物降解的自然形態(tài)物體。
該研究的合著者Fiorenzo Omenetto解釋說(shuō)：“我們的工作集中在使用天然來(lái)源的材料上，該材料可在保持材料性能的同時(shí)最大程度地減少有毒化學(xué)物質(zhì)的使用，從而為常見(jiàn)且廣泛使用的產(chǎn)品提供替代產(chǎn)品今天使用。”
使用絲綢皮革3D打印的錢(qián)包。圖片來(lái)自塔夫茨大學(xué)。
皮革的破壞作用
皮革的特點(diǎn)是耐用性和柔韌性。這種材料通常是制革業(yè)的必備品，通常是通過(guò)鞣制牛等動(dòng)物的皮制成的。盡管有用，但皮革的采購(gòu)并不十分環(huán)保，因?yàn)轲B(yǎng)牛場(chǎng)占用了大量土地，而每年卻需要大量的水（更不用說(shuō)大規(guī)模屠殺的倫理了）。除此之外，奶牛自身會(huì)產(chǎn)生大量的甲烷，甲烷的二氧化碳的加熱能力是二氧化碳的80倍以上，導(dǎo)致北極熊不得不游泳。還有皮革加工的問(wèn)題，皮革加工依靠苛刻的化學(xué)品來(lái)生產(chǎn)最終產(chǎn)品。鞣劑的非窮舉性清單包括鉻鹽，甲醛和各種重油-所有這些都會(huì)對(duì)動(dòng)植物造成破壞性影響。
可以3D打印材料，特征尺寸小至0.25mm。圖片來(lái)自塔夫茨大學(xué)。
生物材料：可持續(xù)的替代方案
因此，不難發(fā)現(xiàn)可能需要尋找更綠色的替代品。絲綢本身并不像皮革，但塔夫茨（Tufts）團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種加工絲綢的方法，可以使其變得更堅(jiān)固，更堅(jiān)固，并與定制的氣動(dòng)擠壓3D打印機(jī)兼容。該系統(tǒng)本身具有3軸CNC龍門(mén)，1m x 1m打印床和Nordson EFD ValveMate點(diǎn)膠閥控制器。
配制過(guò)程涉及將蠶繭中的蠶絲纖維混合成泥狀混合物。分解成其基本蛋白質(zhì)成分，然后將纖維與增塑劑和植物膠增稠劑混合，從而使所得材料具有可擠出性。為了增加材料的強(qiáng)度，科學(xué)家還整合了殼聚糖的基礎(chǔ)層，該糖層具有貝類(lèi)外骨骼硬度。最重要的是，該過(guò)程僅依賴于溫和的化學(xué)品，并且可以在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中完成。Omenetto補(bǔ)充說(shuō)：“通過(guò)使用絲綢，紡織和農(nóng)業(yè)廢料中的纖維素以及貝類(lèi)廢料中的殼聚糖，以及用于結(jié)合它們的所有相對(duì)較溫和的化學(xué)方法，我們正在朝著我們的目標(biāo)邁進(jìn)。”
根據(jù)這項(xiàng)研究，最終的類(lèi)皮革材料可以3D打印成幾乎任何幾何形狀，特征尺寸范圍從0.25mm到5mm。進(jìn)行一些修補(bǔ)后，該材料也可以以不同的柔韌性和不透明性進(jìn)行沉積，從而使其適合多種時(shí)尚應(yīng)用。一旦達(dá)到其使用壽命，該材料甚至可以回收回絲狀混合物中以重復(fù)使用，或者由于它是完全可生物降解的，因此可以完全丟棄。
該材料還允許一定范圍的靈活性和不透明度。圖片來(lái)自塔夫茨大學(xué)。
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(責(zé)任編輯：admin)
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