科学家用纤维素制作3D打印网格机械性能似木材
- 来源：天工社
- 编辑：齐之越
- 2017/5/22 10:27:21
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【中国智能制造网 技术前沿】近日，研究人员发明了一种制造和3D打印由植物纤维素制成的墨水的方法，用这种墨水制成的3D打印网格显示出与木材相似的机械性能，这让制造强大、轻便而可持续的结构成为可能。该技术让开发出用于3D打印具有定制的机械性能的蜂窝结构的可持续材料又近了一步。
近，一篇题为《用于3D打印纹理蜂窝结构的纤维素纳米晶体墨水》的论文在线发表在《Advanced Functional Materials》杂志上，文中介绍了一种制造和3D打印一种由植物纤维素制成的墨水的方法。用这种墨水制成的3D打印网格显示出与木材相似的机械性能，这让制造强大、轻便而可持续的结构成为可能。
3D打印纤维素面临的挑战
用纤维素进行3D打印的主要挑战之一是让其表现得像液体。由于基于植物物质，不能用热去熔化纤维素，因此必须找到其他方法。
在这项研究中，研究人员通过提取从木浆中提取的颗粒并将其与水混合来制造墨水。他们使用行星高速混合机来将纤维素纳米晶体颗粒与水混合在一起。通过以这样高的速度来将二者结合在一起，混合机消除了在3D打印时可能会让打印对象不的气泡。
3D打印时纤维素颗粒保持结构不变
通过一个针状喷嘴，纤维素纳米晶体墨水被3D打印入一个均匀的网格设计中。为了正式评估材料的性能，打印以1到8层之间的速率进行。随后水从打印层中蒸发，从而留下一个纯粹的固体纤维素纳米晶体结构。
事实证明，3D打印时，纤维素颗粒仍能保持相同的结构。也就是说，这些颗粒对齐会产生各向异性的特征，就像木材中的颗粒所显示的那样——顺着纹理更容易将木材劈开，逆着纹理更难劈开。
确定材料的各向异性特征是此次研究的关键发现，这让研究人员可以得出这样的结论：墨水让“开发出用于3D打印具有定制的机械性能的蜂窝结构的可持续材料”又近了一步。
(原标题：科学家用纤维素制成纳米晶体墨水，3D打印出性能似木材的结构)
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