科学家用纤维素制成纳米晶体墨水,3D打印出性能似木材的结构 ...

发表于 2017-5-18 16:01:00 显示全部楼层 0 4081

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最近,一篇题为《用于3D打印纹理蜂窝结构的纤维素纳米晶体墨水》的论文在线发表在《Advanced Functional Materials》杂志上,文中介绍了一种制造和3D打印一种由植物纤维素制成的墨水的方法。用这种墨水制成的3D打印网格显示出与木材相似的机械性能,这让制造强大、轻便而可持续的结构成为可能。

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用纤维素纳米晶体墨水3D打印而成的网格

3D打印纤维素面临的挑战

用纤维素进行3D打印的主要挑战之一是让其表现得像液体。由于基于植物物质,不能用热去熔化纤维素,因此必须找到其他方法。
在这项研究中,研究人员通过提取从木浆中提取的颗粒并将其与水混合来制造墨水。他们使用行星高速混合机来将纤维素纳米晶体颗粒与水混合在一起。通过以这样高的速度来将二者结合在一起,混合机消除了在3D打印时可能会让打印对象不完美的气泡。

3D打印时纤维素颗粒保持结构不变
通过一个针状喷嘴,纤维素纳米晶体墨水被3D打印入一个均匀的网格设计中。为了正式评估材料的性能,打印以1到8层之间的速率进行。随后水从打印层中蒸发,从而留下一个纯粹的固体纤维素纳米晶体结构。

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经过3D打印的纤维素颗粒仍能保持相同的结构

事实证明,3D打印时,纤维素颗粒仍能保持相同的结构。也就是说,这些颗粒对齐会产生各向异性的特征,就像木材中的颗粒所显示的那样——顺着纹理更容易将木材劈开,逆着纹理更难劈开。
确定材料的各向异性特征是此次研究的关键发现,这让研究人员可以得出这样的结论:墨水让“开发出用于3D打印具有定制的机械性能的蜂窝结构的可持续材料”又近了一步。

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(编译自3ders.org)来源:天工社
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