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来源：贤集网

 阿维罗大学和材料阿威罗研究所已经开发竹纤维与ABS结合，增强了3D打印材料的机械性能。

该团队已经能够创造出一种全新的生物复合材料，使他们能够精确调整竹基的疏水性、密度和热质量。制定完成后，科学家们将他们的材料部署到 3D 打印样品上，发现该过程不会“破坏其形态”，实际上对任何生成的零件都有“强化效果”。

有机填充长丝

考虑到使用天然填料增强 3D 打印材料（如 ABS）的潜在成本、机械和可持续性优势，目前正在对如何最好地实现这一目标进行大量研究。过去，大米、椰子或大麻等植物性成分已被用于制造实验性复合材料，但此前已证明很难实现填料与基质的良好结合。

就其本身而言，竹子现在在 21 个国家种植，使其成为一种丰富的商品，并且经常用于地方建设和生产家居用品。然而，就其本质而言，竹纤维是亲水的，而聚合物基质是疏水的，因此需要几个化学步骤才能将它们整合到 3D 可打印材料中。

在之前的研究中，研究人员已经证明，当竹纤维与聚丙烯 (PP) 结合形成增强树脂时，改性竹纤维可以提高其耐水性和机械性能。因此，葡萄牙团队从他们的前辈那里汲取灵感，开发了一种类似的方法，尽管使用竹子来生产 FDM 长丝。

科学家们基于竹子的 3D 打印原型。

创造竹生物复合材料

为了配制新的生物复合材料，科学家们使用二异氰酸酯对竹子样品进行改性，发现它降低了纤维的亲水性，并增强了它们对聚合物基质的亲和力。处理后，将所得材料洗涤、干燥并以 5% 的浓度与 ABS 混合，然后挤出成可 3D 打印的长丝。

在部署他们的材料之前，研究人员使用 SEM 分析来评估他们的配方过程的影响，并发现它已经去除了任何纤维杂质，尽管以一定的密度为代价。此外，与由未经处理的纤维制成的长丝相比，该团队观察到，他们的改性材料“呈现出更光滑的表面”，提高了其最终应用的潜力。

为了测试他们材料的可加工性，该团队继续使用Anycubic Chiron 3D 打印机将其挤出成一组桨状样品。有趣的是，发现用处理过的纤维进行打印会降低它们的热稳定性，尽管研究人员指出其降解温度高于其加工温度，因此这并没有影响他们模型的稳定性。

处理过的纤维样品的进一步成像还表明，它们具有增加的杨氏模量和降低的断裂伸长率，反映了它们的刚度提高。基于这些结果，该团队推测，他们的方法证明不仅可以将竹子集成到可印刷聚合物中，而且可以以一种为它们提供潜在有益特性的方式对其进行调整。

结果证实复合材料的可加工性没有受到影响，该团队在他们的论文中总结道。使用处理过的填料还降低了材料的密度，而不会失去其机械性能。事实上，经过处理的纤维增强了 3D 打印标本的性能，这证明了化学处理的优势。结果表明，使用化学改性的竹纤维可以生产更高质量的生物基 3D 打印材料。

新兴的3D 打印趋势

随着更广泛的 3D 打印行业继续寻找聚合物长丝的新环保替代品，研究人员越来越多地将木质材料作为答案。就在去年，弗莱堡大学的一个团队将有机木质素和纤维素化学物质结合起来，创造了一种新型的3D 可打印生物合成聚合物。

德国联邦材料研究与测试研究所的科学家采用类似的木质方法，将白蚁和无聊的昆虫垃圾变成了自己的材料。通过将木粉与小动物的粪便相结合，该团队设法生产出一种能够产生高精度结构的循环经济原料。

在更商业的层面上，Desktop Metal还在2021 年 5 月推出了其Forust子公司，该品牌致力于粘合剂喷射木基零件。该公司的生产工艺与来自木材制造和造纸工业的高级废物副产品兼容，一旦它们与环氧树脂混合以创建 3D 可打印材料。