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光照就能自我修复的3D打印塑料,“塑料危机”或许有新解决之道

编辑:汇合创3d打印 更新时间:2021-12-27 浏览次数:1080

十四五”时期,随着“双碳”工作的持续推进,环境治理成为重中之重,再生塑料作为循环领域的重要组成部分,其研发生产备受关注。近日,3D打印领域有了新发现,这次新发现有可能让全球日益严重的“塑料危机”有了新的解决之道。

来自新南威尔士大学的工程师们发现,当3D打印材料破裂,只需在打印过程中,向液体树脂中添加“特殊粉末” ,再使用UV LED灯直接照射,便能快速、轻易地帮助材料进行自我修复,而且修复后比损坏前更坚固了。


该团队的研究结果已经发表在《Angewandte化学国际版》杂志上。

论文原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202114111


新南威尔士大学团队使用的粉末状添加剂是一种三硫代碳酸盐,被称为可逆加成破碎链转移(RAFT)剂,最初由CSIRO开发。RAFT制剂能够重新排列组成材料的纳米网络元素,并允许破碎的碎片被融合。

当UV LED灯直接照射到破碎的塑料上时,大约30分钟内就会进行修复,大约一个小时后就会完全修复。


包括在3D打印小提琴上进行的实验表明,自修复塑料的强度与原始状态相比已完全恢复。该团队表示,与现有的修复破损3D打印材料的方法相比,他们的系统简单、速度快,商业化是可行的。

“也有其他方法可以做到这一点,但依赖热化学来修复材料,通常需要大约24小时,多次加热循环才能达到相同的结果。”科里根博士说,“另一限制是,需要一个加热到高温的烤箱,而且不能就地修复塑料材料,首先要把它从部件上拆卸下来,这增加了流程复杂性,速度缓慢。”

“有了我们的系统,你可以把破碎的塑料留在原地,然后把光照射到整个部件上。只有材料表面的添加剂受到影响,所以它更容易修复,速度也更快。”

博伊尔教授表示,这项新技术可以会应用于许多领域,目前先进的3D打印材料被用于高科技专业组件。这些产品包括可穿戴电子产品、传感器,甚至还有一些制鞋产品。

这意味着破碎的塑料部件不需要丢弃,甚至不需要回收,即使嵌入包含许多其他材料的部件,也可以简单地修复。与现有的3D打印材料修复破损方法相比,这种方法简单、速度快,商业化是可行的,未来随着进一步的发展和商业化,还将有助于减少化学废物。

塑料的废弃给环境带来了巨大的负面影响,如何解决塑料垃圾已成为国际共同面临的难题,这项新技术对于当下面临的“塑料危机”来说无疑是一项重大突破。

在碳达峰、碳中和的大背景下,环保产业、新技术变革为3D打印塑料产业发展带来了新发展机遇。根据AMPOWER 的市场研究,2020年全球聚合物(塑料)3D打印的整体市场规模为51.4亿欧元(约402亿人民币),预计2025年包括聚合物3D打印系统、材料及零件生产在内的整体塑料3D打印市场规模将达105亿欧元(约822亿人民币)。

随着越来越多的发展中国家禁止进口塑料垃圾,欧美国家正在尝试用3D打印来解决塑料包装的回收问题。基于3D打印工艺,可以重新设计和优化包装,减少塑料的使用量,也能够定制一些个性化的包装。

另外,由于人工成本比较高昂,欧美国家的塑料包装品大量都是从发展中国家进口的,而3D打印可以让他们实现本土化生产和分散式的生产。基于3D打印技术,可以直接在工厂部署3D打印机,或者在当地建设3D打印服务中心,辐射一定范围内的工厂,这样能源可以节约41%到64%。

来源:南极熊3D打印网  https://www.nanjixiong.com/thread-151473-1-1.html

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