3D打印熱塑性塑料的發(fā)展“烏賊”功不可沒(méi)
當(dāng)說(shuō)到烏賊，也就是魷魚(yú)的時(shí)候，很多人的頭腦中會(huì)涌現(xiàn)出一盤熱氣騰騰蔥爆魷魚(yú)的鏡頭，但對(duì)于研究人員來(lái)說(shuō)，他們想到的卻是擠出機(jī)擠出的熱塑料。
在賓夕法尼亞州立大學(xué)，最近的一個(gè)項(xiàng)目中，研究人員專注于探索存在于魷魚(yú)圈牙（SRT）的蛋白復(fù)合物。這些牙齒是天然形成的具有熱塑性特質(zhì)的材料，和人類使用原油并污染了環(huán)境而制造的合成人造塑料的性質(zhì)非常相似。
“尋找這種性質(zhì)材料的大多數(shù)公司都寄希望于合成塑料，”賓夕法尼亞州立大學(xué)工程科學(xué)系教授和機(jī)械師Melik C. Demirel說(shuō)。“在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，合成塑料不能快速成型，更重要的是，它們不環(huán)保。”
而天然材料將是代替合成材料和工藝，包括丸粒和3D打印絲材的理想替代品，直接從魷魚(yú)中提取材料是不可行的，主要的原因是成本太高，同時(shí)也需要大量的魷魚(yú)。
為了尋找新的途徑來(lái)生產(chǎn)自然的熱塑性，研究人員把精力放在研究天然熱塑性塑料的化學(xué)和物理性質(zhì)的逆向工程，創(chuàng)建一個(gè)新的、類似的合成材料。
“我們有世界各地收集的6種魷魚(yú)的基因序列，但我們從歐洲普通的魷魚(yú)開(kāi)始入手，”Demirel補(bǔ)充說(shuō)。
為了研究熱塑性天然材料的逆向工程，Demirel和他的團(tuán)隊(duì)研究蛋白復(fù)合物分子的基因序列，并測(cè)試各種可能的組合來(lái)合成復(fù)雜的合成蛋白質(zhì)。
為了制造和測(cè)試合成的SRT分子，研究人員把SRT蛋白基因注入到大腸桿菌中，使細(xì)菌能夠生產(chǎn)這些塑料的分子，并把這種生產(chǎn)作為其正常活動(dòng)的一部分。
除了使這些塑料性質(zhì)材料的生產(chǎn)更加環(huán)保，這種方法生產(chǎn)的SRT熱塑性材料可被加熱、擠壓或用于模具制造，完全類似于其他合成塑料，當(dāng)然也可以用于3D打印機(jī)。此外，該塑料材料還可以溶解在溶劑中，用于薄膜倒模。
至于各種其它應(yīng)用的探索，這種熱塑性材料也能通過(guò)性質(zhì)改造而應(yīng)用于各種其它特殊需求的行業(yè)，包括醫(yī)學(xué)和化妝品行業(yè)。
“天然的和重組的熱塑性魷魚(yú)蛋白展現(xiàn)了可逆的固熔相變，使他們能夠進(jìn)行加熱而形成3D幾何形狀，如纖維、膠體和薄膜，”在最近一期的“先進(jìn)功能材料”雜志上公布的文章中指出。“基于熱塑性蛋白質(zhì)的直接提取或重組，為材料制備與合成開(kāi)辟了新的途徑，這將最終成為與高端合成油為基礎(chǔ)的塑料同樣具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。”
“下一代的材料將通過(guò)分子合成來(lái)制造，通過(guò)排序、重組和性能改變來(lái)實(shí)現(xiàn)”Demirel補(bǔ)充說(shuō)。
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