萊斯大學(xué)的研究人員已經(jīng)釋放了使用 3D 打印制造可持續(xù)木結(jié)構(gòu)的潛力，為傳統(tǒng)制造方法提供了一種更環(huán)保的替代方案。

木材在歷史上一直因成型過程中產(chǎn)生的浪費(fèi)行為而受到損害，從而增加了成本和環(huán)境影響。現(xiàn)在，萊斯大學(xué)材料科學(xué)和納米工程研究人員開發(fā)出了一種由木質(zhì)素和纖維素(木材的基本組成部分)制成的無添加劑水基墨水。該墨水可用于通過稱為直接墨水書寫的 3D 打印技術(shù)生產(chǎn)建筑上復(fù)雜的木結(jié)構(gòu)。

該工作最近發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

萊斯大學(xué)材料科學(xué)和納米工程助理研究教授穆罕默德·拉赫曼 (Muhammad Rahman) 表示：“直接利用其自身的天然成分創(chuàng)建木結(jié)構(gòu)的能力為更加環(huán)保和創(chuàng)新的未來奠定了基礎(chǔ)。” “它預(yù)示著可持續(xù) 3D 打印木結(jié)構(gòu)建筑的新時(shí)代。”

其影響是深遠(yuǎn)的，有可能徹底改變家具和建筑等行業(yè)。

“與之前的嘗試不同，這種方法專門使用納米級木材成分進(jìn)行 3D 打印，標(biāo)志著該領(lǐng)域的重大進(jìn)步，”Benjamin M. 和 Mary Greenwood Anderson 工程教授、材料科學(xué)和納米工程教授兼主席 Pulickel Ajayan 說。

該研究的主要合著者 MSH Thakur 和 Chen Shi 表示，該大學(xué)的研究重點(diǎn)是通過調(diào)整木質(zhì)素、纖維素納米纖維和納米晶體的比例來優(yōu)化墨水的成分，同時(shí)保持天然木質(zhì)素-纖維素平衡。

橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目合作者兼高級研發(fā)人員阿米特·納斯卡 (Amit Naskar) 指出，雖然木質(zhì)素是地球上最豐富的生物聚合物之一，但它是工業(yè)中價(jià)值最低的產(chǎn)品。

打印后，進(jìn)行了全面分析，以評估 3D 打印木材的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并將其與天然木材對應(yīng)物進(jìn)行比較。其回報(bào)不僅在紋理上，而且在氣味和強(qiáng)度上都與天然木材非常相似。

此外，還進(jìn)行了機(jī)械測試來評估抗壓和抗彎強(qiáng)度，結(jié)果顯示出超越天然輕木的良好結(jié)果。

該研究得到了萊斯和萊斯共享設(shè)備管理局以及美國科學(xué)辦公室、基礎(chǔ)能源科學(xué)和工程部 FWPERKCK60 的支持。