Udržitelná a reverzibilní metoda 3D tisku

Tags: 3D tisk | Ka­pal­ný po­ly­me­r | PNI­PAM | San Diego | Scho­ol of En­gi­nee­ring

Nová me­to­da 3D tisku vy­vi­nu­tá in­že­ný­ry z Ka­li­forn­ské uni­ver­zi­ty v San Diegu je tak jed­no­du­chá, že k vy­tvo­ře­ní pev­ných struk­tur vy­u­ží­vá po­ly­mer­ní in­koust a roz­tok slané vody. Pro­ces 3D tisku vy­u­ží­vá roz­tok ka­pal­né­ho po­ly­me­ru zná­mé­ho jako poly(N-iso­pro­py­la­kry­la­mid), zkrá­ce­ně PNI­PAM. Když se tento in­koust PNI­PAM vy­tla­čí jehlou do roz­to­ku chlo­ri­du vá­pe­na­té­ho se solí, při kon­tak­tu se sla­nou vodou oka­mži­tě ztuh­ne.

Vý­zkum­ní­ci tento pro­ces po­u­ži­li k snad­né­mu tisku pev­ných struk­tur.

Toto rych­lé tuhnu­tí je způ­so­be­no jevem zva­ným sal­ting-out efekt, kdy ionty soli vy­ta­hu­jí mo­le­ku­ly vody z roz­to­ku po­ly­me­ru díky své silné při­taž­li­vos­ti k vodě. Toto od­stra­ně­ní vody způ­so­bu­je, že se hyd­ro­fob­ní po­ly­mer­ní ře­těz­ce v in­kous­tu PNI­PAM hustě agre­gu­jí a vy­tvá­ře­jí pev­nou formu.

„To vše pro­bí­há v okol­ních pod­mín­kách, bez nut­nos­ti dal­ších kroků, spe­ci­a­li­zo­va­né­ho vy­ba­ve­ní, to­xic­kých che­mi­ká­lií, tepla nebo tlaku,“ uvedl hlav­ní autor stu­die Jinhye Bae, pro­fe­sor na ka­tedře che­mic­ké­ho a na­no­in­že­nýr­ství Aiiso Yu­feng Li Fa­mi­ly na Ja­cobs Scho­ol of En­gi­nee­ring na Ka­li­forn­ské uni­ver­zi­tě v San Diegu.

Tra­dič­ní me­to­dy tuh­nu­tí po­ly­me­rů ob­vykle vy­ža­du­jí ener­ge­tic­ky ná­roč­né kroky a agre­siv­ní látky. Na­pro­ti tomu tento nový pro­ces vy­u­ží­vá jed­no­du­ché in­ter­ak­ce mezi PNI­PAM a sla­nou vodou při po­ko­jo­vé tep­lo­tě k do­sa­že­ní stej­né­ho vý­sled­ku, ale bez ná­kla­dů na ochra­nu ži­vot­ní­ho pro­stře­dí.

Tento pro­ces 3D tisku je navíc vrat­ný. Vznik­lé pevné struk­tu­ry lze snad­no roz­pus­tit ve slad­ké vodě a vrá­tit je do ka­pal­né po­do­by. Díky tomu lze in­koust PNI­PAM znovu po­u­žít pro další tisk.

„Na­bí­zí se tak jed­no­du­chý a eko­lo­gic­ký pří­stup k recyk­la­ci po­ly­mer­ních ma­te­ri­á­lů,“ řekl Bae.

Aby vý­zkum­ní­ci de­mon­stro­va­li uni­ver­zál­nost své me­to­dy 3D tisku, vy­tisk­li struk­tu­ry z in­kous­tů PNI­PAM ob­sa­hu­jí­cích další ma­te­ri­á­ly. Na­pří­klad vy­tisk­li elek­tric­ký obvod po­mo­cí in­kous­tu z PNI­PAM smí­cha­né­ho s uh­lí­ko­vý­mi na­no­tru­bič­ka­mi, který úspěš­ně na­pá­jel žá­rov­ku. Tento tiš­tě­ný obvod bylo možné roz­pus­tit i ve slad­ké vodě, což uka­zu­je po­ten­ci­ál pro vy­tvá­ře­ní ve vodě roz­pust­ných a recy­klo­va­tel­ných elek­tro­nic­kých sou­čás­tek.

Bae a její tým před­po­klá­da­jí, že tato jed­no­du­chá a vrat­ná tech­ni­ka 3D tisku by mohla při­spět k vý­vo­ji tech­no­lo­gií vý­ro­by po­ly­me­rů še­tr­ných k ži­vot­ní­mu pro­stře­dí. Práce pu­b­li­ko­va­ná v ča­so­pi­se Na­tu­re Com­mu­ni­cati­ons má po­ten­ci­ál uči­nit vý­ro­bu ma­te­ri­á­lů udr­ži­tel­něj­ší a še­tr­něj­ší k ži­vot­ní­mu pro­stře­dí.