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來源：賢集網

 阿維羅大學和材料阿威羅研究所已經開發竹纖維與ABS結合，增強了3D打印材料的機械性能。

該團隊已經能夠創造出一種全新的生物復合材料，使他們能夠精確調整竹基的疏水性、密度和熱質量。制定完成后，科學家們將他們的材料部署到 3D 打印樣品上，發現該過程不會“破壞其形態”，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、機械和可持續性優勢，目前正在對如何最好地實現這一目標進行大量研究。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合材料，但此前已證明很難實現填料與基質的良好結合。

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

在之前的研究中，研究人員已經證明，當竹纖維與聚丙烯 (PP) 結合形成增強樹脂時，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，開發了一種類似的方法，盡管使用竹子來生產 FDM 長絲。

科學家們基于竹子的 3D 打印原型。

創造竹生物復合材料

為了配制新的生物復合材料，科學家們使用二異氰酸酯對竹子樣品進行改性，發現它降低了纖維的親水性，并增強了它們對聚合物基質的親和力。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，并發現它已經去除了任何纖維雜質，盡管以一定的密度為代價。此外，與由未經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“呈現出更光滑的表面”，提高了其最終應用的潛力。

為了測試他們材料的可加工性，該團隊繼續使用Anycubic Chiron 3D 打印機將其擠出成一組槳狀樣品。有趣的是，發現用處理過的纖維進行打印會降低它們的熱穩定性，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整。

結果證實復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，經過處理的纖維增強了 3D 打印標本的性能，這證明了化學處理的優勢。結果表明，使用化學改性的竹纖維可以生產更高質量的生物基 3D 打印材料。

新興的3D 打印趨勢

隨著更廣泛的 3D 打印行業繼續尋找聚合物長絲的新環保替代品，研究人員越來越多地將木質材料作為答案。就在去年，弗萊堡大學的一個團隊將有機木質素和纖維素化學物質結合起來，創造了一種新型的3D 可打印生物合成聚合物。

德國聯邦材料研究與測試研究所的科學家采用類似的木質方法，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合，該團隊設法生產出一種能夠產生高精度結構的循環經濟原料。

在更商業的層面上，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。該公司的生產工藝與來自木材制造和造紙工業的高級廢物副產品兼容，一旦它們與環氧樹脂混合以創建 3D 可打印材料。