生物精炼废料可用于3D打印

       能源部的研究人员使用木质素作为生物炼制行业的副产品，作为新型复合材料的一部分，非常适合3D打印工艺。科学家们一直在寻找减少工业废物的方法，将其作为一种潜在的选择用于其他目的。能源部橡树岭国家实验室(ORNL)的研究人员通过开发一种非常适合添加剂制造的新型复合材料，实现了难以处理的生物炼制副产品木质素。

       研究人员表示，木质素是生物质加工过程中遗留下来的。该材料赋予植物刚性，并且还使生物质抗分解。他们在ORNL新闻稿中描述了他们的工作。

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       他们说，ORNL的科学家将熔融稳定的硬木木质素与其他材料(常规塑料，低熔点尼龙和碳纤维)结合起来，形成了一种复合材料，在印刷过程中具有适合挤出和层间焊接强度的特性。ORNL能源与环境科学副实验室主任Moe Khaleel表示，该复合材料还具有优异的机械性能。

       研究人员发表论文，详细说明他们在该杂志工作科学进展。

       “ORNL在材料表征和合成方面的世界级能力对于将木质素等副产品转化为副产品，为工业创造潜在的新收入来源以及为先进制造创造新型可再生复合材料的挑战至关重要，”他说。

       研究人员表示，该团队的工作并非没有挑战。木质素不是一种易于使用的材料;它易于加热，只能加热到一定温度，以便从3D打印喷嘴进行软化和挤出。他们说，这是因为长时间暴露在高温下会显着增加木质素的粘度，使其对于有用的挤出而言太厚。

       该团队通过将木质素与尼龙相结合，成功开发出3D打印复合材料。令他们惊讶的是，这种组合增加了复合材料的室温刚度，同时降低了其熔体粘度，该项目的负责人Amit Naskar表示。

       此外，木质素 - 尼龙材料的拉伸强度与单独的尼龙相似，实际上比传统的ABS或高抗冲聚苯乙烯等3D印刷聚合物具有更低的粘度。

       为了理解材料组合反应的原因，科学家们通过在高通量同位素反应器中进行中子散射研究其分子结构，并在ORNL的纳米材料科学中心使用先进的显微镜。他们发现木质素和尼龙的组合“似乎对复合材料几乎具有润滑或增塑作用，”Naskar说。

       事实上，通过研究结构特征，该团队能够提高材料的3D可印刷性，ORNL的另一位合作伙伴Ngoc Nguyen表示。

       具体而言，它们混合了较高百分比的木质素-40至50重量% - 4%至16%的碳纤维。Nguyen说，木质素百分比代表了寻求木质素印花的新成就。研究人员说，结果是复合材料更容易加热，流动更快，印刷速度更快，产品更坚固。

       研究人员表示，ORNL团队正在申请其木质素 - 尼龙复合材料专利，并计划继续改进材料，并寻找其他方法加工。

       Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人，撰写了20年的技术和文化。她曾在凤凰城，旧金山和纽约市作为专业记者生活和工作。在空闲时间，她喜欢冲浪，旅游，音乐，瑜伽和烹饪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一个村庄。