Новые натуральные гидрогелевые чернила для цифровой световой обработки 3D-печати

Исследователи из Туринского политехнического университета, BRIN в Индонезии, Итальянского технологического института (IIT) и Университета Кальяри недавно представили новые композитные гидрогелевые чернила на основе натуральных и экологически чистых материалов, которые можно использовать для 3D-печати объектов. Эти гидрогели, представленные в статье, опубликованной в журнале « Устойчивые материалы и технологии », основаны на акрилат-карбоксиметилцеллюлозе (mCMC).

«Мы работаем над разработкой новых печатных материалов и функциональных устройств с 2015 года, поэтому за эти годы были исследованы разные области, что привело к множеству публикаций в области 3D- печати », — Игнацио Ропполо, один из исследователей, проводивших исследование. исследование, рассказал TechXplore.

Первой целью работы Ропполо и его коллег была разработка полимерных гидрогелей для 3D-печати на основе природных ресурсов, чтобы повысить устойчивость и сократить использование стандартных синтетических смол. В последние годы команда сотрудничает с доктором Атаназией Амандой Септевани, исследователем Исследовательского центра окружающей среды и чистых технологий BRIN в Индонезии.

«Доктор Септевани является экспертом в области переработки отходов для получения новых целлюлозных материалов, поэтому работа началась почти спонтанно, с использованием целлюлозного сырья из разных источников для разработки новых смол на водной основе», — сказал Ропполо. «Опять же, это исследование — только шаг к более широкой цели обеспечения устойчивости материалов для 3D-печати».

Природные гидрогели обладают поистине замечательными свойствами, в том числе высокой биосовместимостью и биоразлагаемостью, а также низкой токсичностью. В настоящее время процессы 3D-печати в значительной степени зависят от синтетических материалов , которые не поддаются биологическому разложению и основаны на смолах на основе ископаемого топлива.

В первую очередь это связано с тем, что многие существующие природные гидрогели имеют очень плохие механические свойства , что затрудняет их использование для светоиндуцированной 3D-печати. Таким образом, Ропполо и его коллеги пытались разработать природные гидрогели с более желаемыми свойствами, которые могли бы помочь сделать 3D-печать более устойчивой во всем мире.

«Цель нашей недавней статьи состояла в том, чтобы модифицировать природные гидрогели, чтобы сделать их пригодными для печати и улучшить их механические свойства, чтобы можно было использовать их характеристики, но в то же время сделать возможным изготовление сложных форм», — пояснил Ропполо. «С нашей точки зрения, это обеспечит дальнейшее развитие, особенно в отношении доставки лекарств и разработки клеточных каркасов».

В конечном итоге Ропполо и его коллеги смогли адаптировать гидрогели акрилированной карбоксиметилцеллюлозы для улучшения их пригодности для печати. Для этого они добавили в гидрогели нанокристаллы целлюлозы (НК) из биоотходов, полученные из пальмового масла, для создания гибридных полимерных сетей.

«С точки зрения материала, большим достижением нашей работы было получение смол с хорошей пригодностью для печати, хорошей точностью формы и хорошими механическими свойствами, которые позволяют операторам легко манипулировать 3D-печатными объектами», — сказал Ропполо. «Это не тривиально для этих типов гидрогелей».

Гидрогели, представленные этой группой исследователей, обладают многочисленными полезными свойствами, в том числе хорошей пригодностью для печати, а также контролируемым набуханием и чувствительностью к pH. В будущем их можно будет использовать для создания многочисленных устройств с помощью 3D-печати, в том числе датчиков и мягких роботизированных систем.

Поскольку натуральные гидрогелевые чернила основаны на возобновляемых материалах, они открывают интересные возможности для использования и повышения ценности остаточных сельскохозяйственных отходов. Таким образом, недавняя работа Ропполо и его коллег может также вдохновить другие команды на изучение потенциала этих остаточных отходов в материаловедении.

Дополнительная информация: Диана Кафизо и др., 3D-печать гидрогелей, полностью основанных на целлюлозе, с помощью цифровой обработки света, « Экологичные материалы и технологии » (2022). DOI: 10.1016/j.susmat.2022.e00444

 

Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов

hello@technovery.com