香港中文大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種基于聚合物的 3D 打印材料，可以實(shí)現按需降解。
 
該團隊的“Planstic”長(cháng)絲由植物葉子和塑料廢物組成，具有高熵纖維，旨在吸引天然酶，在處理后加速其降解速度?？茖W(xué)家們表示，經(jīng)過(guò)僅僅 8 周的土壤分解，他們的材料完全降解，只留下很少的微塑料顆粒，可能使其成為主流 PET 的環(huán)保替代品。
 
可生物降解塑料的主要問(wèn)題是標有可生物降解標簽的塑料物品只能分解成更小的碎片，并不能完全降解。這不是對傳統塑料的改進(jìn)，塑料通過(guò)酶降解解決了這個(gè)問(wèn)題，使微塑料的降解反應更有效地發(fā)生，從而加速它們的降解。
 
 
 
塑料可以降低處理二次污染的成本，可以普遍應用于日常生活中，解決世界范圍內的塑料降解問(wèn)題。
 
盡管塑料具有固有的多功能性、廉價(jià)性和耐腐蝕性，但有充分證據表明塑料可能需要數千年才能降解。這意味著(zhù)一旦聚合物基產(chǎn)品被丟棄，它們就會(huì )成為環(huán)境的持久污染物，當它們分解成越來(lái)越多地進(jìn)入人類(lèi)飲食的有毒微塑料時(shí)，這將使問(wèn)題更嚴重。
 
雖然可降解塑料袋已成為西方超市的常態(tài)，但駐香港的科學(xué)家指出，由于制造過(guò)程中消耗的原材料和高能耗，這些塑料袋仍會(huì )造成二次污染。
 
同樣，雖然一次性食品相關(guān)包裝、餐具和容器通常被標記為由可生物降解的塑料制成，但實(shí)際上，它們只能分解成更小的碎片。因此，許多此類(lèi)聚合物產(chǎn)品仍會(huì )導致日益嚴重的微塑料問(wèn)題，根據最近的研究，現在美國人平均每年要吃掉 39,000-52,000 個(gè)聚合物顆粒。
 
可在八周內降解的塑料長(cháng)絲
 
為了幫助世界擺脫微塑料飲食，香港團隊開(kāi)發(fā)了一種低成本的植物注入塑料，利用天然酶更有效地降解微小的聚合物顆粒。綽號Planstic，研究人員的新型材料是通過(guò)紫荊葉和磨碎的PET混合制成的，這些材料在“Chembox”中混合、塑化并可以打印。
 
在制造材料的過(guò)程中，科學(xué)家們發(fā)現可以整合來(lái)自短生長(cháng)周期紫荊的葉子，紫荊自然包括容易降解的長(cháng)纖維。該團隊還發(fā)現，在交叉點(diǎn)增強這些纖維可以改善所得長(cháng)絲的特性，同時(shí)可以?xún)?yōu)化每種成分的劑量以最大限度地減少能量損失。
 
一旦他們完成了他們的材料，決定混合 80% 的纖維和 20% 的 PET，研究人員使用Nanoscribe Photonic Professional GT2 3D 打印機將其沉積到一系列微結構中。在 SEM 成像表明它可以被 3D 打印成具有小至 160 nm 的精細特征的零件后，Planstic 隨后證明了它在壓力測試中比普通塑料袋更靈活但強度更低。
 
為了評估它們的細絲的生物降解性，該團隊后來(lái)將其放入堆肥土壤中，發(fā)現其葉基中的酶分解了“難以降解的物質(zhì)”，如角質(zhì)。有趣的是，這種材料不太穩定的表面也提高了分解速度，因為它允許微生物與其接觸并加速這一過(guò)程，有助于實(shí)現“可完全降解的塑料”。
 
在初步試驗取得成功后，研究人員表示，他們的塑料材料證明“吸引微生物”可以“加速塑料降解”。展望未來(lái)，該團隊建議這種閉環(huán)回收方法甚至可以取代垃圾填埋或焚燒處理方法，減輕納米技術(shù)的能源壓力并幫助建立一個(gè)環(huán)境友好型社會(huì )。
 
 
TECLA 3D 打印房屋僅使用 6kw 的能源就在 200 小時(shí)內完成。
 
 
推進(jìn)生物基增材制造
 
鑒于許多 3D 打印聚合物與任何其他塑料一樣是世界微塑料問(wèn)題的一部分，研究人員繼續開(kāi)發(fā)包含各種自然元素的生物替代品，從土壤到昆蟲(chóng)糞便。
 
麻省理工學(xué)院(MIT) 的科學(xué)家們已將實(shí)驗室培養的木細胞作為生產(chǎn)自己的可持續 3D 可打印生物材料的一種手段。通過(guò)以類(lèi)似于培養肉的方法培養他們的材料，該團隊認為它可以變成木材替代品，并有可能被 3D 打印到自制家具中。
 
在商業(yè)層面上，Desktop Metal也開(kāi)始通過(guò)其Forust木材 3D 打印子公司來(lái)噴射木質(zhì)部件。該公司現在正在升級木材制造和造紙行業(yè)的廢副產(chǎn)品，如鋸末和木質(zhì)素，然后將它們與生物環(huán)氧樹(shù)脂混合用于建筑增材制造應用。
 
在其他地方，在建筑行業(yè)，WASP利用土壤、大米、稻殼和石灰等天然材料來(lái) 3D 打印整個(gè)生態(tài)友好的有機房屋。今年早些時(shí)候完成的自支撐碳中性“TECLA”住宅旨在作為可持續新住宅建筑模型的概念驗證。

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