供稿人:顧恒 連芩 發(fā)布日期:2018-03-04
近日,俄羅斯Kucherov等人(Zelinsky有機(jī)化學(xué)研究所)發(fā)明了一種應(yīng)用于熔融沉積成型(FDM)3D打印技術(shù)的新材料——聚乙烯-2,5-呋喃二甲(polyethylene-2,5-furandicarboxylate,PEF),其本質(zhì)是將植物在光合作用下產(chǎn)生的碳水化合物經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成PEF材料(圖1)。
圖 1 PEF材料用于熔融沉積成型示意圖
圖 2 PEF成品與PLA成品表面質(zhì)量對比
研究人員直接利用PEF材料打印出許多表面質(zhì)量良好且沒有明顯的分層的成品(圖2)。與傳統(tǒng)的材料(如聚乳酸(PLA))相比,PEF材料具有優(yōu)異的耐化學(xué)性。在腐蝕性化學(xué)溶液中,3D打印的PLA圓柱在250秒內(nèi)軟化并失去其結(jié)構(gòu)完整性,而PEF模型至少可以保持4倍的時間,達(dá)到1000秒(圖3)。
圖 3 PLA與PEF模型耐化學(xué)性測試
此外,將PEF模型熔化后可再次用于3D打印。這一過程中,PEF材料打印性能沒有顯著下降,完全可以循環(huán)使用。研究人員表示,PEF材料3D打印的模型可以通過燃燒轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水,然后利用光合作用合成纖維素,這是一個完全封閉的碳中和過程,不會產(chǎn)生環(huán)境污染(圖4)。這為3D打印技術(shù)擴(kuò)展到可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域開辟了新方向。
圖 4 PEF循環(huán)利用示意圖