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美国麻省理工学院团队开发出使用世界上含量最高的聚合物纤维素进行三维打印的技术

2017-03-08 130浏览 标签: 美国3D打印

201733日,美国麻省理工学院(MIT)科学团队成功开发出一种新技术,使世界上含量最丰富的聚合物纤维素可以媲美石油基塑料,作为3D打印的原料使用。

使用纤维素作为增材制造的材料并不是一个全新的想法,而且有许多研究人员都已经对此进行了尝试,但是他们都遇到了很大的障碍:在被加热时,纤维素在其变得可流动之前会被热分解。这其中的部分原因是由于纤维素分子之间存在的氢键。此外,分子间的键合还使高浓度纤维素溶液太粘稠,不容易进行压制。

然而,此次MIT团队选择使用醋酸纤维素进行3D打印。这种材料可以很容易地通过纤维素制成,已经广泛生产并且很容易获得。而且,更重要的是,乙酸酯基团的存在减少了该材料中的氢键数目。醋酸纤维素可以溶解在丙酮中并通过喷嘴挤出。当丙酮迅速蒸发时,醋酸纤维素就地固化。随后的处理将进行乙酸酯基团的替代并增加印刷部件的强度。

MIT博士后Sebastian Pattinson说:“我们在3D打印后,通过氢氧化钠处理恢复氢键网络,我们发现,得到的部件的强度和韧性比许多用于3-D打印的常用材料,包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和聚乳酸(PLA)更高。”

为了展示该生产工艺的化学多功能性,Pattinson为此项创新增加了一个新的尝试。通过向醋酸纤维素墨水中加入少量抗微生物染料,他们3D打印出了一对具有抗微生物功能的手术镊子。Pattinson 说:“我们已经证明,当使用荧光灯照射这些部件时,它们会杀死细菌。这样的定制工具可能对于需要外科手术工具的远程医疗有用。因为在远程治疗中,当手术工具发生断裂,或者需要定制新工具时,医疗工作者很难获得新的工具。至于抗菌性能,如果手术室的无菌性不理想,手术工具的抗菌功能可能是至关重要的。”

 

图:通过向醋酸纤维素中添加抗微生物染料,该团队3D打印出了具有抗微生物功能的手术镊子

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