热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

瑞士创纪录3D打印出纤维素含量高达27%的部件

2020-05-12 15:58          X射线分析 纤维素
据外媒报道,瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)与瑞士联邦材料科学与技术实验室(Empa)创造了一项世界纪录,他们3D打印了复杂物件,而该部件的纤维素含量比利用增材制造工艺打造的其他纤维素基部件的还要高。

苏黎世联邦理工学院与瑞士联邦材料科学与技术实验室的一组研究人员发现了利用3D打印技术加工纤维素的方法,制造出了极其复杂、但是含有大量纤维素颗粒的物体。

为了实现该目标,研究人员通过墨水直写(direct ink writing,DIW)法,将打印技术与随后的致密工艺结合,将打印物体的纤维素提高至27%。

苏黎世联邦理工学院与瑞士联邦材料科学与技术实验室的研究人员承认,不是首家采用3D打印机处理纤维素的机构。不过,之前的方法也采用了含有纤维素的墨水,但无法生产出纤维素含量如此之高的复杂固体物体。

打印墨水的组成极其简单,只由水组成,水中混合了纤维素颗粒以及几百纳米大小的纤维,纤维素含量占墨水总量的6%至14%。

研究人员采用以下方法,将打印出来的纤维素产品进行了致密化:利用纤维素基水墨打印物体后,将物体放入含有有机溶剂的槽中。由于纤维素不喜欢有机溶剂,所以纤维素颗粒会聚集,从而导致被打印的物体收缩,最终使材料中纤维素颗粒的相对数量显著增加。

接下来,科学家们将此类物体浸泡在含有光敏塑料前体的溶液中。通过蒸发除去溶剂,该塑料前体会渗入到纤维素基支架中;接下来,为了将塑料前体转化为固体塑料,科学家们将该物体暴露在紫外线下,从而产生了一种复合材料,纤维素含量达到了27%。

此外,根据采用的塑料前体的类型,研究人员能够调整被打印物体的机械性能,例如弹性和强度,从而让他们能够根据应用的不同,打造坚硬或柔软物体。

采用此种方法,研究人员能够制造出各种各样的复合物体,如只有1毫米厚的火焰雕塑等。不过,如果厚度超过5毫米,被打印部件进行致密化会导致结构变形,因为对物体进行致密化会让物体表面比核心收缩更快。

研究人员们用X射线分析以及机械测试法研究了该物体,发现纤维素纳米晶体的排列方式与天然材料中的相似,表明可以控制被打印物体的纤维素微结构,从而制造出与生物系统中微结构类似的材料,如木材。

被打印物体的尺寸仍然很小,但是有很多潜在应用,从定制包装到耳朵的软管替代植入物等。研究人员还根据人体模型打印了一只耳朵,不过,在此种产品能够用于临床实践之前,还需要进行更多的临床试验研究。

此种纤维素技术也引起了汽车行业的兴趣,而且日本汽车制造商利用该技术打造了一款跑车原型,该车车身几乎全部采用纤维素基材料制成。



推荐阅读

越南当局利用核衍生技术控制非洲猪瘟蔓延

2019年,由于越南国家兽医诊断中心的研究人员迅速采取行动,越南的猪肉业躲过了冲击东南亚的一波非洲猪瘟和其他动物疾病。 2021-06-18

伊朗外交部:已接近恢复伊核协议 但仍有问题待解决

6月18日电 据路透社报道,当地时间17日,伊朗副外长阿拉格希表示,现在比以往任何时候都更接近恢复伊核协议,但仍有一些关键问题有待谈判解决。 2021-06-18

俄罗斯国家原子能公司与土耳其船厂签署核破冰船浮船坞合同

6月7日,俄罗斯FSUE Atomflot和Kuzey Star造船厂Denizcilik Sanayi ve Ticaret Anonim Sirketi(土耳其)签署了一份合同,为22220项目通用核破冰船建造一个浮船坞。合同价值为49.81亿卢布(合6900万美元)。 2021-06-16

中国谈判代表:希望美方全面、干净、彻底解除对伊制裁

维也纳6月13日电伊核全面协议联委会新一轮恢复履约谈判政治总司长级会议12日在奥地利维也纳举行。中国谈判代表、常驻维也纳联合国代表王群大使出席会议并阐述中方立场。 2021-06-13

伊核全面协议联委会新一轮会议举行结果或难预料

伊朗副外长阿拉格希11日表示,伊朗核问题全面协议联合委员会新一轮会谈将于12日在维也纳举行,继续讨论美国和伊朗恢复履行伊核协议的问题。 2021-06-12

阅读排行榜