Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО
Вы здесь: Главная // Аналитика

Впервые 3D-объекты были напечатаны полностью из древесной целлюлозы

Добавлено: 2015-06-25, просмотров: 500


Замкнутая цепь с изображением дерева, в которой проводящий элемент был изготовлен с помощью наноцеллюлозных чернил, которые содержат углеродные нанотрубки
(фото Peter Widing). 


Стремительная революция 3D-печати принесла с собой и некоторые побочные эффекты. В частности, используемые чаще всего в процессе чернила создаются в результате экологически вредных процессов: либо с участием ископаемого топлива, либо с токсичными побочными продуктами.

Учёные их Технического университета Чалмерса (Швеция) искали альтернативу и научились изготавливать чернила для 3D-биопринтера из целлюлозы — самого распространённого органического соединения на планете. Также путём добавления углеродных нанотрубок они смогли получить материалы, проводящие электричество.

Исследователи использовали наноцеллюлозу, извлекаемую из древесной целлюлозы. Это молекула, которая присутствует во всех растениях — именно она придаёт стволам деревьев прочность. Молекула эта доступна в огромных количествах (хотя её ещё надо научиться эффективно получать). Плюс ко всему целлюлоза — возобновляемый и биоразлагаемый источник, и при повторном использовании она удерживает содержащийся в ней диоксид углерода от попадания в атмосферу.

Обычно при 3D-печати используется жидкие чернила из расплавленного пластика или металла, которые затвердевают при охлаждении или сушке. Однако целлюлоза не плавится при нагревании, поэтому раньше она считалась неподходящим материалом для данного процесса.

Исследователи из Швеции смешали измельчённые волокна целлюлозы с гидрогелем (с содержанием воды 95-99%), в результате чего получились чернила, которые могут быть использованы 3D-биопринтером.

Если к составу добавить углеродные нанотрубки, получаемые изделия начинают проводить электричество.

Впрочем, есть у методики и недостатки. Очень высокое содержание воды в получаемом геле означает, что процесс сушки необходимо крайне тщательно контролировать, чтобы структура печатаемого объекта не была утеряна.

Для этого была придумана специальная технология заморозки, при которой из объекта постепенно удалялась вода. Учёные обнаружили, что могут производить структуры в виде очень тонкой плёнки (например, замкнутые цепи).

"Потенциального применения у нашего изобретения множество — от датчиков, интегрированных в упаковки, и текстиля, преобразующего тепло тела в электричество, до перевязочного материала, который сможет сообщать данные о ране работникам здравоохранения, – считает ведущий автор исследования Пол Гейтнхолм (Paul Gatenholm). – В настоящее время наша исследовательская группа ищет способы использовать в 3D-печати все древесные биополимеры, а не только целлюлозу".

Вести.ру