Од прилагодени медицински уреди до воздухопловни компоненти, 3Д печатењето го револуционизираше производството со својата способност брзо да произведува сложени, прилагодени дизајни. Но, како што технологијата станува сеприсутна, се појави голем предизвик: отпадот. Како и конвенционалната пластика, фрлените 3Д печатени материјали се натрупуваат, со ограничени опции за рециклирање.
Тим од Универзитетот Жеџијанг сега пронајде решение. Предводен од професорот Ксие Тао и професорот Женг Нинг од Факултетот за хемиско и биолошко инженерство, тимот разви нова термички реверзибилна реакција наречена „фото-клик“ за фотосензитивно 3Д печатење, што овозможува бесконечно рециклирачка смола за 3Д печатење без жртвување на перформансите.
Нивните наоди би можеле да означат голем чекор кон вистинска кружна економија во адитивното производство.
За разлика од традиционалното суптрактивно производство, кое го отстранува вишокот материјал, фотосензитивното 3Д печатење гради предмети слој по слој користејќи течна смола и светлина, слично на градењето на лего коцки. Сепак, и покрај децениите напредок, полето сè уште се соочува со ограничувања како што се бавните брзини на производство, ограничената цврстина на материјалот и високите трошоци за смола, што ја попречуваат пошироката индустриска примена.
Тимот на Ксие Тао долго време се справува со овие предизвици. Минатата година тие објавија во списанието Nature супер растеглив материјал за 3Д печатење, способен да се растегне девет пати повеќе од својата оригинална должина, а сега ја носат одржливоста на следното ниво.
„Ако можеме бесконечно да рециклираме материјали за 3Д печатење“, објаснува Ксие Тао, „ќе ги намалиме и трошоците и отпадот – што би било корисно и за индустријата и за животната средина.“
Пробивот на тимот дојде неочекувано. За време на експериментот тимот додал тиол реагенс, а резултатите ги надминале очекувањата. По понатамошно истражување тимот сфатил дека наишле на реакција предизвикана од светлина помеѓу тиол и алдехид, типична хемиска реакција што обично бара загревање.
„Ова беше прв пат некој да покаже дека оваа реакција може да се одвива брзо под светлина“, вели Женг Нинг. Случајното откритие отворило врата за нова класа на рециклирачки, високоперформансни смоли за 3Д печатење.
Типичното 3Д фотопечатење се потпира на фотополимеризација на (мет)акрилатни мономери и вкрстени поврзувачи, кои создаваат јаглерод-јаглерод врски, кои се практично невозможни за раскинување за рециклирање. Тимот на Ксие Тао усвоил поинаков пристап. Нивниот систем формира дитиоацетални врски, кои ги поврзуваат полимерните градежни блокови под светлина, но се раскинуваат при нежно загревање, враќајќи го материјалот во неговата оригинална состојба.
„Тоа е како да се расклопуваат лего коцки. Испечатениот предмет може да се обнови на молекуларно ниво и да се препечатува одново и одново“ вели Ксие Тао.
Клучно е што овој модуларен дизајн овозможува полимерниот ‘рбет да се подесува без да се загрози рециклирањето. Со фино подесување на молекуларните структури, тие создадоа еластомери, кристални полимери и цврста пластика, сите од истата основна хемија. Потенцијалните апликации се движат од обликување со пена за метални делови од моторот до ортодонтски алајнери.
„Нашето истражување успешно го надминува долгогодишниот компромис помеѓу механичките перформанси и рециклирањето во затворен циклус кај фотосензитивните материјали за 3D печатење на молекуларно ниво. Со воспоставување систем на динамична дитиоацетална хемија што реагира на светлина, нудиме нова стратегија за молекуларен дизајн, обезбедувајќи значајни сознанија за унапредување на одржливите технологии за производство” рече КСИЕ Тао.
(Vidi.hr)
