涉及3D打印材料時，您不會遇到比塑料更受歡迎的選擇，有各種各樣的塑料可供選擇，同時，它也是3D打印材料中最便宜的。然而，塑料也存在一定的問題，世界各地的垃圾填埋場對于塑料處理最為頭疼。材料正在耗盡化石原料，以及在生產和燃燒過程中形成二氧化碳。位于莫斯科的俄羅斯科學院(RAS)的一個研究小組已經開發了一種完全由生物質制造的可3D打印聚合物，從而解決塑料帶來的問題。
3D打印過程通常比其他形式的制造更適合環境，但塑料廢物仍然是世界性的問題。塑料由一系列合成或半合成的可塑性有機材料組成，并且已經做出了許多努力，將回收塑料用于3D打印物體，如假肢、構成浮動圣誕樹的樹葉、蜂箱和太空中宇航員的用品。
3D打印聚合物具有其自身的缺點，例如被有機溶劑侵蝕，加熱時收縮，以及與打印紙的粘合性差，所有這些都可能導致打印錯誤。但是RAS研究人員正在與Prof. Dr. Valentine P. Ananikov合作，開發了不僅可持續的物質過程，而且消除了這些問題。
他們開發了一種稱為聚乙烯-2,5-呋喃二羧酸酯(PEF)的聚合物，可以低成本地用于3D打印可回收和高耐溶劑性的高質量物體。研究人員在Angewandte Chemie雜志上的一篇論文中進行了詳細的介紹。合著者包括Fedor A.Kucherov博士、Evgeny G. Gordeev博士、Alexey S. Kashin博士和Ananikov教授。
摘要閱讀“生物質衍生的聚乙烯-2,5-呋喃二羧酸酯(PEF))已經用于熔融沉積建模(FDM)3D打印。已經進行了從纖維素到打印對象的完整循環。在本研究中3D打印的PEF物體顯示比通常可用材料【丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、乙二醇改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETG)】打印的物體具有更高的耐化學性。
研究的PEF聚合物已經顯示了3D打印的關鍵優勢：最佳粘合性、熱塑性、缺乏分層和低熱收縮。PEF的高熱穩定性和擠出所需的相對低的溫度對于回收打印物體和使廢物最小化是最佳的。成功地顯示了3D打印和回收的幾個連續循環。將3D打印擴展到碳中性材料的建議方法在可持續發展領域開辟了新的方向。
研究人員在烘箱中熔化聚合物粉末，形成長絲，然后通過熱拉伸成直徑2.85毫米的材料。然后，他們使用Autodesk 123D Design繪制數字模型，并將其成功打印在Ultimaker 2上，因為特定的3D打印機的進紙器距離打印頭更遠，并允許較小的實驗材料段不直接接觸機械部件。3D打印的物體具有光滑、高質量的表面，并且層被“彼此牢固地結合在一起”。
然后對PEF物體以及使用PETG、PLA和ABS打印的物體進行測試，證明PEF物體對稱為二氯甲烷的侵蝕性溶劑更具抗性。
PEF材料具有較高的熱穩定性，這意味著3D打印的測試對象能夠被熔化，重新制成長絲，并再次打印。PEF還具有比其他材料更大的極性，研究團隊認為，這種結構多樣性意味著材料將有新的應用。
此外，根據研究人員的計算機計算，組成PEF的構建塊實際上可能具有非線性碎片，這些碎片形成螺旋扭曲，提供“獲取新類型的幾何形狀”。
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