Группа инженеров Технологического университета Чалмерса впервые напечатала сухие трехмерные объекты, сделанные полностью из целлюлозы, с помощью 3D-биопринтера.Они также добавили в природный материал углеродные нанотрубки, для придания ему электропроводных свойств.
По мнению создателей способа, целлюлоза и другое сырье из древесины в состоянии конкурировать с пластмассами и металлами благодаря 3D-принтеру. Точность технологии делает возможным производство целого ряда новых объектов, и это представляет несколько преимуществ, по сравнению с традиционными методами производства.Руководитель исследовательской группы Paul Gatenholm говорит: «Использование целлюлозы для быстрого технологического развития 3D печати предлагает большие экологические преимущества.Целлюлоза – неограниченно возобновляемый биологический материал, и производство с использованием сырья из древесины, в сущности, означает связывание углекислого газа, который в противном случае пойдет в атмосферу».
Трудность использования целлюлозы в таком производстве в том, что она не плавится при нагревании.Таким образом, 3D принтеры и технологические процессы, предназначенные для печати пластмасс и металлов, не могут быть использованы для таких материалов, как целлюлоза.Исследователи из Chalmers решили эту проблему путем смешивания нанофибрилл целлюлозы в гидрогеле, состоящим на 95-99 процентов воды.Гель, в свою очередь, подходит для 3D биопринтере, который ученые ранее использовали для производства каркасов при выращивании клеток.
На следующем этапе требовалось высушить печатные гелеобразные объекты без потери их трехмерной формы. «Процесс сушки имеет решающее значение», объясняет Gatenholm.«Мы разработали процесс, в котором мы заморозили объекты и удаляли воду различными способами, чтобы контролировать форму». Кроме всего прочего, гель с целлюлозой смешали с углеродными нанотрубками, чтобы создать электропроводные чернила после сушки. Используя два геля одновременно обеспечивает основу для возможного развития широкого спектра продуктов, сделанных из целлюлозы со встроенными электрическими цепями.
«Потенциальное применение в широком диапазоне: от датчиков, интегрированных с упаковкой, до текстиля, который преобразует тепло тела в электричество и перевязочных материалов, способных общаться с медиками», заявил Gatenholm.«Наша исследовательская группа в настоящее время планирует изучить все деревянные биополимеры, кроме целлюлозы».