美國能源部橡樹嶺國家實驗室的科學家開發(fā)了一種可再生3D打印原材料的配方，可以為生物煉制的棘手副產品——木質素帶來有利可圖的新用途。
這一發(fā)現(xiàn)可以在《科學進步》中找到，該書拓展了ORNL在降低生物產品成本方面的成就，創(chuàng)造了生物質加工留下的木質素材料的新用途。木質素賦予植物剛性，也使生物質不易分解成有用的產品。
“尋找木質素的新用途可以提高整個生物煉制過程的經(jīng)濟效益，”O(jiān)RNL項目主任阿米特納斯卡說。
研究人員已經(jīng)將可熔融穩(wěn)定的硬木木質素與傳統(tǒng)塑料、低熔點尼龍和碳纖維結合在一起，形成了一種復合材料，該材料具有適當?shù)臄D出和焊接強度特性，并且在印刷過程中具有優(yōu)異的機械性能。
這項工作非常困難。木質素易于縮放；與石油基熱塑性塑料制成的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)等主要復合材料不同，木質素只能加熱到一定溫度才能從3D打印噴嘴軟化擠出。長時間暴露在高溫下會顯著增加它的粘度——它變得太稠，不容易被擠出來。
但是當研究人員將木質素與尼龍結合時，他們發(fā)現(xiàn)了一個令人驚訝的結果：復合材料的室溫硬度增加，而熔體粘度降低。木質素-尼龍材料的拉伸強度與單獨的尼龍相似，實際上比傳統(tǒng)的ABS或高抗沖聚苯乙烯具有更低的粘度。
科學家在高通量同位素反應堆中散射中子，并在納米材料科學中心(OREL的DOE科學用戶設施辦公室)使用先進的顯微鏡探索復合材料的分子結構。納斯卡爾指出，他們發(fā)現(xiàn)木質素和尼龍的結合“似乎對復合材料幾乎有潤滑或塑化作用”。
參與該項目的ORNL Ngoc Nguyen表示：“木質素的結構特征對于提高材料的3D打印性非常重要。
科學家還可以混合更高百分比的木質素-40%到50%的重量-這是尋求木質素基印刷材料的新成就。然后，ORNL科學家在混合物中加入了4%到16%的碳纖維。新型復合材料更容易加熱，流速更快，印刷速度更快，產品更堅固。
“ORNL在材料表征和合成方面的世界級能力對于將木質素和其他副產品轉化為副產品、為工業(yè)創(chuàng)造潛在的新收入來源以及為先進制造創(chuàng)造新的可再生復合材料的挑戰(zhàn)至關重要，”副能源實驗室主任莫卡利爾說。和環(huán)境科學。
標簽：
免責聲明：本文由用戶上傳，如有侵權請聯(lián)系刪除！