Литовские ученые задумываются о будущем создания 3d-наноструктур из экологически чистых материалов.
Литовские ученые думают о будущем разработки 3D-наноструктур из экологично чистого биопластика
Хотя технология 3D-печати сегодня смогла достигнуть приватных пользователей, а собственно в научной сфере, лаборатории находят экологично безопасные решения. Результатом партнерства экспериментаторов Центра лазерных исследований Вильнюсского университета (VU) и Каунасского технологического университета (KTU) стал метод, дающий возможность печатать наноструктуры из экологично чистых биопластиков..
Мы утверждали об применении биопластика в оптической 3D-печати и возможностях коммерциализации технологии с экспериментатором VU врачом. Мангирду Малинаускас и кафедра химии и технологии полимерных материалов КТУ, научный работник д-р. Йолита Остраускайте, пишет в пресс-релизе.
От 3D к 4D печати
Говоря о новой технологии, представленной в Scientific Reports, др. М. Малинаускас выделяет его уникальность: общая технология наноформования дает возможность делать непростые изделия из самых разных материалов. Применяемые нами фемтосекундные лазеры с ультракороткими импульсами дают возможность выделить трехмерность и увеличить диапазон применяемых материалов ».
И в конце концов, что не менее важно, неравномерное или неравномерное соответствие органических соединений приводит к получению совместимых материалов с совместимыми физическими, химическими и биологическими качествами, с желаемой твердостью, оптической плотностью, реакционной способностью и прочими качествами. «После, применяя ультракороткие импульсные фемтосекундные лазеры и обладая нужными характеристиками, мы сможем осуществить 4D-печать, иначе говоря создавать программируемые материалы», — говорит экспериментатор..
Для достижения самых лучших результатов важна междисциплинарность, и физики, химики, биохимики, материаловеды, доктора, инженеры и даже дизайнеры и экологи работают вместе над разработкой и улучшением передовых технологий. Финансирование проекта для разработки технологии на соответствующих этапах было получено от международных агентств InterRegв (NATOEcoLabNet), НАТО и AMRDEC, LMT (OptiBioForma €, CDCmeso3D)..
Экологическая замена биопластикам для 3D-печати
С распространением экологично чистых альтернатив по всему миру, подобные идеи первый раз разрабатываются учеными и проверяются в лабораториях. Врач По словам Я. Остраускайте, собственно биопластики очень часто становятся альтернативой обыкновенным пластмассам, полученным из нефти или продуктов ее переработки..
Самым огромным преимуществом биопластов является их способность получать их из возобновляемого сырья, и многие из них обладают способностью разлагать микроорганизмы и разлагаться гораздо быстрее, чем обыкновенные искусственные пластики..
Производство биопластиков потребляет меньше невозобновляемых ресурсов природы и понижает загрязнение внешней среды пластиковыми отходами. Эти положительные качества биопластика актуальны для всех подряд отраслей, а еще для отраслей, применяющих технологию 3D-печати. Впрочем врач. Я. Остраускайте выделила: «Биопластики уже применяются в 3D-печати из термопластов, но биопластики, пригодные для технологий оптической 3D-печати, все еще разрабатываются.
3D-изделия из смолы соевого масла
По словам др. Ю. Остраускайте давно интересовались маслами растительного происхождения как исходным материалом для синтеза полимерных материалов, так как они считаются одним из самых дешевых сырьевых материалов, которые можно получить из растений в значимых количествах промышленным способом. Эти масла являются биоразлагаемыми, по этой причине их продукты легко разлагаются, не токсичные и очень легко модифицируются химически..
Мы подобрали соевое масло с рабочими группами в качестве основополагающего начального материала, думая не только о его применении в исследованиях, но и о его более большом использовании в коммерческом оптическом оборудовании для 3D-печати, поскольку это сравнительно недорогой продукт, и его огромное количество имеется на рынке. , говорит ученый.
Результаты научных исследований показывают, что соевое масло считается самым многообещающим материалом, из которого в зависимости от подобранных добавок можно получать продукты с разными механическими качествами: как твёрдыми, так и мягкими и гибкими..
Характеристики материала зависят от подобранных нами добавок. Кстати, мы применяем добавки, которые получены из возобновляемых материалов. У нас есть уже первые результаты исследования биоразлагаемости: пошитые полимерные материалы соевого масла приходят в негодность микроорганизмами, и это занимает чуть больше времени, чем биоразлагаемость целлюлозы », — говорит д-р. Я. Остраускайт.
Области использования биопластиков
По словам др. Я. Остраускайте, биопластики можно применять для производства продуктов как кратковременного, так и продолжительного применения, только в зависимости от структуры биопластика микроорганизмы разлагают их быстрее или очень медленно. Ее поддерживает врач. М. Малинаускас: Их можно применить в процессах быстрого прототипирования, когда важнее всего не материал, из которого мы делаем, а структурные свойства объекта. Биопластики также применяются в производстве единоразовых чипов для медицинских или изыскательных лабораторий, так как их легко перерабатывать.
Комбинируя несколько технологий производства, ученые могут превращать изделия, напечатанные из растительных масел, в керамику..
Данный процесс трансформации достигается путем комбинирования трехмерного формования с высокотемпературным отжигом (пиролиз, прокаливание) с применением гибридной (композитной) смолы, которая состоит из неорганических и органических соединений. После печати нужного объекта он нагревается до температуры 1000 градусов, вся органическая часть выветривается, а остальная производная во время усадки хранит собственную трехмерную форму, но становится неорганической: стекло, керамика, кристаллы, позолота. М. Малинаускас.
В отмеченном эксперименте органическая часть продукта считается только посредником, а большая температура приводит к появлению твёрдого неорганического соединения немного размера поменьше..
Также нужны политические решения для призы коммерциализации биопластиков.
Врач М. Малинаускас рассматривает растущий коммерческий потенциал оптического трехмерного наноформования из биопластиков. К настоящему моменту презентация возможностей переходит на мелкосерийное производство..
Европейский Союз догоняет мировые тенденции и стремится заменить пластмассы, которые получены из нефти, возобновляемым сырьем. Недавнее исследование нашей группы исследователей показало, что и оптический настольный 3D-принтер, и лазерный 3D-принтер для нанолитографии подойдут для одной и такой же модифицированной смолы соевого масла, она подходит более чем на 80%. состоит из компонентов растительного происхождения. «Так что такую технологию можно действительно широко применять», — говорит он..
Тоже очень важны в данном случае политические решения, которые продвигают экологию и одновременно ускоряют передачу такой технологии из лаборатории в промышленность: с другой стороны, сама 3D-печать и ее применение, например, для наноформования, считается рентабельным. материалы, энергия, кол-во отходов, время, место и остальные вещи.
Возможность печати биопластика из здешних материалов
Говоря о планах развития технологий и использования, д-р. М. Малинаускас выделил, что в дальнейшем технология может найти активное использование, а может и абсолютно не понадобиться..
Нынешняя пандемия коронавируса показывает, что люди скорее закроются и будут ждать вакцины, чтобы выжить из-за расценок на свинину, чем остановить потребление корма для животных и пищевых продуктов в подобных огромных количествах, не только с целью защиты от будущих зоонозов решение экологической проблемы глобального потепления. Сродни биопластическому наноформованию, которое дает возможность очень эффективно делать эффектные, универсальные устройства с большой степенью интеграции с наименьшими потерями ресурсов внешней среды », — говорит врач М. Малинаускас.
По словам ученого, хотя это самый экологически чистый и экологично чистый способ, он его можно применять только во время изготовления прототипов нового поколения и поможет подобрать самую лучшую производственную технологию конечных продуктов..
Для исследования мы применяли коммерческие функционализированные соевые масла, но подобный исходный материал для изготовления биопластиков также можно было получить из здешних растительных масел: льняного, конопляного или подвижного масла. В условиях пандемии, когда каждая страна пытается как можно меньше зависеть от зарубежных поставщиков, это было бы прекрасным направлением для развития производства биопластиков для здешних компаний », — говорит д-р. Я. Остраускайт.
Ее поддерживает врач. М. Малинаускас: «Получая на здешних заводах смолы, пригодные для оптической 3D-печати, мы сможем достигнуть географической локализации. Однако это уже наши планы на последующие исследования ».
История:
