麻省理工學院博士后 Sebastian Pattinson 指出,“纖維素是世界上最豐富的有機聚合物。”。
纖維素是賦予木制材機械性能最重要的組成部分,由于其價格便宜,生物可再生,可生物降解,且具有很強的化學多功能性,被用于許多產品中,如一些生物用制藥,醫療設備,食品添加劑,建筑材料,服裝等各種不同領域,并且這些產品,可以通過增材制造(3D打印)技術實現定制。
使用纖維素作為3D打印技術原材料不是一個新的想法,許多研究人員已經試圖研究其應用型,但面臨了許多障礙:如當加熱時,纖維素在其變得可流動之前會熱分解,部分是由于纖維素分子之間存在的氫鍵。因此,麻省理工學院團隊決定使用纖維素乙酸酯。
這種材料很容易由纖維素制成,并已經廣泛用于生產。基本上,乙酸酯基團的存在減少了該材料中氫鍵的數目。此外,乙酸纖維素可以溶解在丙酮中并通過噴嘴擠出;當丙酮迅速蒸發時,醋酸纖維素可以局部固化。隨后的處理可以替代乙酸酯基團并增加印刷部件的強度。
“在3D打印完成之后,我們通過氫氧化鈉處理部件,以恢復氫鍵結構” Pattinson 解釋說。“我們發現,我們獲得的部件的強度和韌性比用于3D打印的許多常用材料更大。”
研究人員指出,乙酸纖維素已經廣泛的應用在各類商品。在批量上,材料的價格與用于注塑的熱塑性塑料相當,并且它比用于3D打印的典型細絲材料便宜得多。