打印皮革(科学家用丝绸制成的生物可降解3D打印皮革产品)

Posted 2023-05-27

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打印皮革(科学家用丝绸制成的生物可降解3D打印皮革产品)

中国3D打印网5月7日讯，塔夫茨大学的一组研究人员开发了一种由皮革制成的类似皮革的3D打印材料，该材料由丝绸制成。这种材料不仅来自可持续来源，而且还具有完全可回收利用和可生物降解的特性，同时提供的机械性能可与真皮媲美。科学家已经使用他们的新配方3D打印可用的钱包，其他时尚的消费类产品也正在准备中。
该研究的合著者Fiorenzo Omenetto解释说：“我们的工作集中在使用天然来源的材料上，该材料可在保持材料性能的同时最大程度地减少有毒化学物质的使用，从而为常见且广泛使用的产品提供替代产品今天使用。”

使用丝绸皮革3D打印的钱包。图片来自塔夫茨大学。
皮革的破坏作用
皮革的特点是耐用性和柔韧性。这种材料通常是制革业的必备品，通常是通过鞣制牛等动物的皮制成的。尽管有用，但皮革的采购并不十分环保，因为养牛场占用了大量土地，而每年却需要大量的水（更不用说大规模屠杀的伦理了）。除此之外，奶牛自身会产生大量的甲烷，甲烷的二氧化碳的加热能力是二氧化碳的80倍以上，导致北极熊不得不游泳。还有皮革加工的问题，皮革加工依靠苛刻的化学品来生产最终产品。鞣剂的非穷举性清单包括铬盐，甲醛和各种重油-所有这些都会对动植物造成破坏性影响。

可以3D打印材料，特征尺寸小至0.25mm。图片来自塔夫茨大学。
生物材料：可持续的替代方案
因此，不难发现可能需要寻找更绿色的替代品。丝绸本身并不像皮革，但塔夫茨（Tufts）团队发现了一种加工丝绸的方法，可以使其变得更坚固，更坚固，并与定制的气动挤压3D打印机兼容。该系统本身具有3轴CNC龙门，1m x 1m打印床和Nordson EFD ValveMate点胶阀控制器。
配制过程涉及将蚕茧中的蚕丝纤维混合成泥状混合物。分解成其基本蛋白质成分，然后将纤维与增塑剂和植物胶增稠剂混合，从而使所得材料具有可挤出性。为了增加材料的强度，科学家还整合了壳聚糖的基础层，该糖层具有贝类外骨骼硬度。最重要的是，该过程仅依赖于温和的化学品，并且可以在标准实验室环境中完成。Omenetto补充说：“通过使用丝绸，纺织和农业废料中的纤维素以及贝类废料中的壳聚糖，以及用于结合它们的所有相对较温和的化学方法，我们正在朝着我们的目标迈进。”
根据这项研究，最终的类皮革材料可以3D打印成几乎任何几何形状，特征尺寸范围从0.25mm到5mm。进行一些修补后，该材料也可以以不同的柔韧性和不透明性进行沉积，从而使其适合多种时尚应用。一旦达到其使用寿命，该材料甚至可以回收回丝状混合物中以重复使用，或者由于它是完全可生物降解的，因此可以完全丢弃。

该材料还允许一定范围的灵活性和不透明度。图片来自塔夫茨大学。
丝绸等生物材料的3D打印可以为循环经济带来奇迹。代尔夫特理工大学（TU Delft）的科学家们最近使用了一种新颖的3D生物打印技术，以藻类细胞制成一种活的“人造叶”材料。该研究涉及将3D微藻直接打印到无生命的细菌纤维素中（一种由细菌产生的有机排泄化合物），以产生一种能够光合作用的坚韧而灵活的材料。
在其他地方，新加坡科技设计大学（SUTD）的研究人员此前已经探索了从城市食物垃圾中提取的基于甲壳质的生物复合材料的3D打印。具体来说，研究小组使用黑士兵苍蝇将有机食物废物生物转化为可3D打印的几丁质，然后将其用于制造可生物降解的自然形态物体。