Новые натуральные гидрогелевые чернила для цифровой свето
Исследователи из Туринского политехнического университета, BRIN в Индонезии, Итальянского технологического института (IIT) и Университета Кальяри недавно представили новые композитные гидрогелевые чернила на основе натуральных и экологически чистых материалов, которые можно использовать для 3D-печати объектов. Эти гидрогели, представленные в статье, опубликованной в журнале « Устойчивые материалы и технологии », основаны на акрилат-карбоксиметилцеллюлозе (мКМЦ).
«Мы работаем над разработкой новых печатных материалов и функциональных устройств с 2015 года, поэтому за эти годы были исследованы разные области, что привело к множеству публикаций в области 3D- печати », — Игнацио Ропполо, один из исследователей, проводивших исследование. исследование, рассказал Android-Robot.
Первой целью работы Ропполо и его коллег была разработка полимерных гидрогелей для 3D-печати на основе природных ресурсов, чтобы повысить устойчивость и сократить использование стандартных синтетических смол. В последние годы команда сотрудничает с доктором Атаназией Амандой Септевани, исследователем Исследовательского центра окружающей среды и чистых технологий BRIN в Индонезии.
«Доктор Септевани является экспертом в области переработки отходов для получения новых целлюлозных материалов, поэтому работа началась почти спонтанно, с использованием целлюлозного сырья из разных источников для разработки новых смол на водной основе», — сказал Ропполо. «Опять же, это исследование — только шаг к более широкой цели обеспечения устойчивости материалов для 3D-печати».
Природные гидрогели обладают поистине замечательными свойствами, в том числе высокой биосовместимостью и биоразлагаемостью, а также низкой токсичностью. В настоящее время процессы 3D-печати в значительной степени зависят от синтетических материалов , которые не поддаются биологическому разложению и основаны на смолах на основе ископаемого топлива.
В первую очередь это связано с тем, что многие существующие природные гидрогели имеют очень плохие механические свойства , что затрудняет их использование для светоиндуцированной 3D-печати. Таким образом, Ропполо и его коллеги пытались разработать природные гидрогели с более желаемыми свойствами, которые могли бы помочь сделать 3D-печать более устойчивой во всем мире.
«Цель нашей недавней статьи состояла в том, чтобы модифицировать природные гидрогели, чтобы сделать их пригодными для печати и улучшить их механические свойства, чтобы можно было использовать их характеристики, но в то же время сделать возможным изготовление сложных форм», — пояснил Ропполо. «С нашей точки зрения, это обеспечит дальнейшее развитие, особенно в отношении доставки лекарств и разработки клеточных каркасов».
В конечном итоге Ропполо и его коллеги смогли адаптировать гидрогели акрилированной карбоксиметилцеллюлозы для улучшения их пригодности для печати. Для этого они добавили в гидрогели нанокристаллы целлюлозы (НК) из биоотходов, полученные из пальмового масла, для создания гибридных полимерных сетей.
«С точки зрения материала, большим достижением нашей работы было получение смол с хорошей пригодностью для печати, хорошей точностью формы и хорошими механическими свойствами, которые позволяют операторам легко манипулировать 3D-печатными объектами», — сказал Ропполо. «Это не тривиально для этих типов гидрогелей».
Гидрогели, представленные этой группой исследователей, обладают многочисленными полезными свойствами, в том числе хорошей пригодностью для печати, а также контролируемым набуханием и чувствительностью к pH. В будущем их можно будет использовать для создания многочисленных устройств с помощью 3D-печати, в том числе датчиков и мягких роботизированных систем.
Поскольку натуральные гидрогелевые чернила основаны на возобновляемых материалах, они открывают интересные возможности для использования и повышения ценности остаточных сельскохозяйственных отходов. Таким образом, недавняя работа Ропполо и его коллег может также вдохновить другие команды на изучение потенциала этих остаточных отходов в материаловедении.
«В настоящее время мы работаем над несколькими другими проектами, направленными на получение материалов для печати из отходов урожая», — добавил Ропполо. «Наша работа будет продолжать исследовать два направления исследований: с одной стороны, повышение ценности отходов для производства смолы для 3D-печати, с другой стороны, их применение в области, связанной с биологией, например, пластыри для доставки лекарств или каркасы для проведения клеточных исследований. »
