Forskare vid Politecnico di Torino, BRIN i Indonesien, Italian Institute of Technology (IIT) och University of Cagliari har nyligen introducerat nya komposithydrogelblÀck baserade pÄ naturliga och miljövÀnliga material, som kan anvÀndas för att 3D-skriva ut objekt. Dessa hydrogeler, presenterade i en artikel publicerad i HÄllbara material och teknologierÀr baserade pÄ akrylat-karboximetylcellulosa (mCMC).
“Vi har arbetat med utvecklingen av nya utskrivbara material och funktionella enheter sedan 2015, sĂ„ under dessa Ă„r utforskades olika omrĂ„den, vilket resulterade i mĂ„nga publikationer inom omrĂ„det 3D-utskrift,” Ignazio Roppolo, en av forskarna som genomförde studie, berĂ€ttade för TechXplore.
Det första mÄlet med arbetet av Roppolo och hans kollegor var att utveckla polymera hydrogeler för 3D-utskrift som Àr baserade pÄ naturresurser, för att öka hÄllbarheten och minska anvÀndningen av vanliga syntetiska hartser. Under de senaste Ären har teamet samarbetat med Dr. Athanasia Amanda Septevani, forskare vid BRINs forskningscenter för miljö och ren teknologi i Indonesien.
“Dr. Septevani Ă€r expert pĂ„ bearbetning av avfall för att erhĂ„lla nya cellulosamaterial, sĂ„ arbetet kom nĂ€stan spontant, med cellulosarĂ„material frĂ„n olika kĂ€llor för att utveckla nya vattenburna hartser, sĂ€ger Roppolo. “Ă terigen Ă€r den hĂ€r studien bara ett steg inom det större mĂ„let om hĂ„llbarhet för 3D-utskrivbara material.”
Kredit: Cafeso et al.
Naturliga hydrogeler har verkligen anmÀrkningsvÀrda egenskaper, inklusive en hög biokompatibilitet och biologisk nedbrytbarhet, sÄvÀl som lÄg toxicitet. För nÀrvarande Àr 3D-utskriftsprocesser starkt beroende av syntetiska material som inte Àr biologiskt nedbrytbara och Àr baserade pÄ hartser baserade pÄ fossila brÀnslen.
Detta beror frÀmst pÄ att mÄnga befintliga naturliga hydrogeler har mycket dÄliga mekaniska egenskaper, vilket gör dem svÄra att anvÀnda för ljusinducerad 3D-utskrift. Roppolo och hans kollegor har dÀrför försökt utveckla naturliga hydrogeler med mer önskvÀrda egenskaper, vilket kan bidra till att göra 3D-utskrift mer hÄllbart över hela vÀrlden.
“MĂ„let med vĂ„rt senaste papper var att modifiera naturliga hydrogeler för att göra dem tryckbara och förbĂ€ttra deras mekaniska egenskaper, sĂ„ att man kan dra fördel av deras egenskaper, men samtidigt för att möjliggöra tillverkning av komplexa former,” förklarade Roppolo. “I vĂ„rt perspektiv kommer detta att möjliggöra ytterligare utveckling, sĂ€rskilt nĂ€r det gĂ€ller lĂ€kemedelsleverans och utveckling av cellstĂ€llningar.”
Kredit: Cafeso et al.
I slutÀndan kunde Roppolo och hans kollegor anpassa akrylerade karboximetylcellulosahydrogeler för att förbÀttra deras tryckbarhet. För att göra detta lade de till bioavfallsbaserade cellulosananokristaller (NC) hÀrrörande frÄn palmolja till hydrogelerna, för att producera hybrida polymera nÀtverk.
“FrĂ„n materialsynpunkt var en stor prestation av vĂ„rt arbete att fĂ„ hartser med god tryckbarhet, god formtrohet och med goda mekaniska egenskaper, vilket gör att 3D-utskrivna objekt lĂ€tt kan manipuleras av operatörer,” sa Roppolo. “Detta Ă€r inte trivialt för dessa typer av hydrogeler.”
Hydrogelerna som introducerats av detta team av forskare har mÄnga fördelaktiga egenskaper, inklusive god tryckbarhet, samt kontrollerad svullnad och pH-kÀnslighet. I framtiden kan de anvÀndas för att skapa mÄnga enheter med 3D-utskrift, inklusive sensorer och mjuka robotsystem.
Kredit: Cafeso et al.
Eftersom de naturliga hydrogelblÀckarna Àr baserade pÄ förnybara material, öppnar de intressanta möjligheter för anvÀndning och valorisering av restavfall frÄn jordbruket. Det senaste arbetet av Roppolo och hans kollegor kan dÀrmed ocksÄ inspirera andra team att utforska potentialen för detta restavfall inom materialvetenskap.
“Vi arbetar för nĂ€rvarande med flera andra projekt som syftar till att erhĂ„lla tryckbart material frĂ„n skördeavfall,” tillade Roppolo. “VĂ„rt arbete kommer att fortsĂ€tta att utforska tvĂ„ forskningsströmmar: Ă„ ena sidan valorisering av avfall för att producera 3D-utskrivbart harts, Ă„ andra sidan deras tillĂ€mpning inom biorelaterat omrĂ„de, till exempel plĂ„ster för lĂ€kemedelstillförsel eller byggnadsstĂ€llningar för att utföra cellulĂ€ra studier. â
Ny grÀns för 3D-utskrift utvecklar toppmoderna mjuka material som kan sjÀlvlÀka
Mer information:
Diana Cafiso et al, 3D-utskrift av helt cellulosabaserade hydrogeler genom digital ljusbearbetning, HĂ„llbara material och teknologier (2022). DOI: 10.1016/j.susmat.2022.e00444
© 2022 Science X Network
Citat:Nya naturliga hydrogelblÀck för digital ljusbearbetning 3D-utskrift (2022, 31 maj) hÀmtad 31 maj 2022 frÄn https://techxplore.com/news/2022-05-natural-hydrogel-inks-digital-3d.html
Detta dokument Àr föremÄl för upphovsrÀtt. Bortsett frÄn all rÀttvis handel i syfte att privata studier eller forskning, fÄr ingen del reproduceras utan skriftligt tillstÄnd. InnehÄllet tillhandahÄlls endast i informationssyfte.
