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來源：賢集網(wǎng)

 阿維羅大學(xué)和材料阿威羅研究所已經(jīng)開發(fā)竹纖維與ABS結(jié)合，增強了3D打印材料的機械性能。

該團隊已經(jīng)能夠創(chuàng)造出一種全新的生物復(fù)合材料，使他們能夠精確調(diào)整竹基的疏水性、密度和熱質(zhì)量。制定完成后，科學(xué)家們將他們的材料部署到 3D 打印樣品上，發(fā)現(xiàn)該過程不會“破壞其形態(tài)”，實際上對任何生成的零件都有“強化效果”。

有機填充長絲

考慮到使用天然填料增強 3D 打印材料（如 ABS）的潛在成本、機械和可持續(xù)性優(yōu)勢，目前正在對如何最好地實現(xiàn)這一目標(biāo)進行大量研究。過去，大米、椰子或大麻等植物性成分已被用于制造實驗性復(fù)合材料，但此前已證明很難實現(xiàn)填料與基質(zhì)的良好結(jié)合。

就其本身而言，竹子現(xiàn)在在 21 個國家種植，使其成為一種豐富的商品，并且經(jīng)常用于地方建設(shè)和生產(chǎn)家居用品。然而，就其本質(zhì)而言，竹纖維是親水的，而聚合物基質(zhì)是疏水的，因此需要幾個化學(xué)步驟才能將它們整合到 3D 可打印材料中。

在之前的研究中，研究人員已經(jīng)證明，當(dāng)竹纖維與聚丙烯 (PP) 結(jié)合形成增強樹脂時，改性竹纖維可以提高其耐水性和機械性能。因此，葡萄牙團隊從他們的前輩那里汲取靈感，開發(fā)了一種類似的方法，盡管使用竹子來生產(chǎn) FDM 長絲。

科學(xué)家們基于竹子的 3D 打印原型。

創(chuàng)造竹生物復(fù)合材料

為了配制新的生物復(fù)合材料，科學(xué)家們使用二異氰酸酯對竹子樣品進行改性，發(fā)現(xiàn)它降低了纖維的親水性，并增強了它們對聚合物基質(zhì)的親和力。處理后，將所得材料洗滌、干燥并以 5% 的濃度與 ABS 混合，然后擠出成可 3D 打印的長絲。

在部署他們的材料之前，研究人員使用 SEM 分析來評估他們的配方過程的影響，并發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)去除了任何纖維雜質(zhì)，盡管以一定的密度為代價。此外，與由未經(jīng)處理的纖維制成的長絲相比，該團隊觀察到，他們的改性材料“呈現(xiàn)出更光滑的表面”，提高了其最終應(yīng)用的潛力。

為了測試他們材料的可加工性，該團隊繼續(xù)使用Anycubic Chiron 3D 打印機將其擠出成一組槳狀樣品。有趣的是，發(fā)現(xiàn)用處理過的纖維進行打印會降低它們的熱穩(wěn)定性，盡管研究人員指出其降解溫度高于其加工溫度，因此這并沒有影響他們模型的穩(wěn)定性。

處理過的纖維樣品的進一步成像還表明，它們具有增加的楊氏模量和降低的斷裂伸長率，反映了它們的剛度提高。基于這些結(jié)果，該團隊推測，他們的方法證明不僅可以將竹子集成到可印刷聚合物中，而且可以以一種為它們提供潛在有益特性的方式對其進行調(diào)整。

結(jié)果證實復(fù)合材料的可加工性沒有受到影響，該團隊在他們的論文中總結(jié)道。使用處理過的填料還降低了材料的密度，而不會失去其機械性能。事實上，經(jīng)過處理的纖維增強了 3D 打印標(biāo)本的性能，這證明了化學(xué)處理的優(yōu)勢。結(jié)果表明，使用化學(xué)改性的竹纖維可以生產(chǎn)更高質(zhì)量的生物基 3D 打印材料。

新興的3D 打印趨勢

隨著更廣泛的 3D 打印行業(yè)繼續(xù)尋找聚合物長絲的新環(huán)保替代品，研究人員越來越多地將木質(zhì)材料作為答案。就在去年，弗萊堡大學(xué)的一個團隊將有機木質(zhì)素和纖維素化學(xué)物質(zhì)結(jié)合起來，創(chuàng)造了一種新型的3D 可打印生物合成聚合物。

德國聯(lián)邦材料研究與測試研究所的科學(xué)家采用類似的木質(zhì)方法，將白蟻和無聊的昆蟲垃圾變成了自己的材料。通過將木粉與小動物的糞便相結(jié)合，該團隊設(shè)法生產(chǎn)出一種能夠產(chǎn)生高精度結(jié)構(gòu)的循環(huán)經(jīng)濟原料。

在更商業(yè)的層面上，Desktop Metal還在2021 年 5 月推出了其Forust子公司，該品牌致力于粘合劑噴射木基零件。該公司的生產(chǎn)工藝與來自木材制造和造紙工業(yè)的高級廢物副產(chǎn)品兼容，一旦它們與環(huán)氧樹脂混合以創(chuàng)建 3D 可打印材料。