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科学家在3D打印材料中加入化学活性物质实现特殊功能

2016-04-23 09:06
Minor昔年
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  近日,发表在《Science and Technology of Advanced Materials》杂志上的一篇有趣的研究论文显示了如何通过一种化学的方式使3D打印对象获得功能性。

  这个说法有点像抽象,其实它就像我们可能都见过的一些复合塑料线材,比如金属线材或者木质线材等。在这些产品中,人们把某些替代的、不可通过FDM技术打印的材料,诸如细金属粉末或木质颗粒与可打印的塑料如PLA等混合在一起,然后再拉成塑料线材。而用这些复合线材3D打印出来的对象也会保留这些辅助材料(金属、木材)的部分功能。因此斌可以用这些材料打印出与这些复合长丝印保留一定程度的功能的辅助材料。因此,你可以用这些材料打印出具有金属光泽的或者具有木质属性的对象等。

  实际上,这种方法已非常流行,有些爱好者和制造商甚至会将一些看似很奇怪的材料,比如椰子、咖啡甚至藻类等添加到塑料线材里。不过这些材料都是静态的,而且仅仅能够提供一些强度、重量、质地等方面的属性。

  而本文介绍的这项研究则走得更远一些,研究人员将活性化学物质与可3D打印塑料混合在了一起。在实验中,他们将二氧化钛与ABS塑料结合在一起,形成了一种新的可3D打印线材。

  然后有趣的事情开始了。他们在论文中解释称:

  “与那些使用纯聚合物打印的结构相比,使用5到10%的纳米复合材料打印出来的结构显示出较高的应力断裂点。而且打印材料中的二氧化钛还能够淬灭聚合物中固有的荧光性。此外,二氧化钛还能够光催化溶液状态的罗丹明6G。这些实验显示出用商业3D打印机打印出来的纳米复合材料中的化学反应,我们期望这些方法能够为那些寻求将催化纳米粒子融入3D打印结构中的人提供帮助。”

  换句话说,使用被注入了纳米材料的复合材料打印出来的对象可以提供新的功能。研究人员们称这类功能包括:催化、发光、导热性、导电性和储气功能等(仅举几例)。

  而所有这些都是非常强大的功能,可以很容易与3D打印结合来创建出可以提供各种有趣功能的对象。例如,一种可以捕获特定类型污染物的空气滤清器;或者可以将一种液体变成另一种的转化装置等。

  这也正是研究人员在实验中做的事情。据了解,二氧化钛本身所具备的优异性质使其能够从空气、水和土壤中去除污染。

  更妙的是,研究人员称,制造这种复合线材的工艺并不是特别昂贵,所以我们很有可能会在不远的将来看到具备各种化学用途的特种3D打印线材出现。这篇论文的题目是《TiO2-ABS纳米复合物组成的3D打印材料的化学、物理和机械属性(The chemical, mechanical, and physical properties of 3D printed materials composed of TiO2-ABS nanocomposites)》。

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