用榴蓮殼制作3D打印的材料
近年來，生物基材料越來越受歡迎。目前，不少研究機(jī)構(gòu)和公司嘗試用葉子、果皮和外殼等生物廢料來制造生物基的材料或復(fù)合材料。
泰勒大學(xué)，精英藝術(shù)與技術(shù)學(xué)院和諾丁漢大學(xué)（均在馬來西亞）的研究人員就在嘗試用榴蓮殼來制作可3D打印的生物復(fù)合材料。
榴蓮被稱為水果之王，以形狀、味道、質(zhì)地和氣味而聞名。在馬來西亞榴蓮非常受歡迎，每年大約生產(chǎn)約3800噸榴蓮果實(shí)，并產(chǎn)生約2280噸的榴蓮殼。研究人員對(duì)榴蓮殼研究分析發(fā)現(xiàn)，榴蓮殼的主要成分為60.45%的纖維素，13.09%的半纖維素和15.45%的木質(zhì)素。這些都是有用的生物聚合物，可以與PLA或天然的油脂混合成生物復(fù)合材料。
研究人員首先嘗試了榴蓮殼與PLA的混合，他們先將榴蓮殼清洗干凈，并切成小塊；接著將其干燥，研磨成小顆粒；然后用濾網(wǎng)過篩（網(wǎng)孔尺寸為600微米的篩子），以獲得尺寸一致的顆粒（短纖維）；然后將顆粒再次干燥；最后將榴蓮殼顆粒與PLA混合在一起，制成線材。
不過經(jīng)過測(cè)試，榴蓮復(fù)合PLA的剛度顯著增加，但抗拉強(qiáng)度僅為11 MPa，太脆了，沒有任何用處。但研究小組表示，隨著纖維尺寸的增加，榴蓮復(fù)合PLA的剛度也會(huì)增加，不過還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
隨著研究的深入，研究人員發(fā)現(xiàn)，將環(huán)氧化的棕櫚油作為增塑劑，加入到榴蓮復(fù)合PLA中可以提升其韌性和延展性。具體的措施也需要進(jìn)一步的研究。
在生物降解性方面，研究人員掩埋了一些材料，發(fā)現(xiàn)在土壤中埋藏三個(gè)月后，大約83%的包裝已經(jīng)降解。
還有一種方法是將榴蓮殼凍干，創(chuàng)造出榴蓮殼納米纖維，再與PLA、肉桂油混合。榴蓮殼經(jīng)干燥和研磨后，再篩分成90微米的粒徑。然后和PLA、肉桂精油混合在一起，最后制成線材。
但是經(jīng)過測(cè)試后，這種線材的強(qiáng)度并不理想，與理論上的計(jì)算結(jié)果并不符合。研究人員分析，可能是因?yàn)樾☆w粒團(tuán)聚的結(jié)果。經(jīng)過不斷的嘗試，研究人員發(fā)現(xiàn)顆粒的直徑長短對(duì)線材的強(qiáng)度影響比較大。目前，他們找到的比較理想的顆粒直徑為100微米，線材的拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到29.6 MPa。具體原因研究人員目前也沒有解讀出來，推斷可能和添加的棕櫚油、肉桂油等油有關(guān)。
研究人員表示，現(xiàn)在的榴蓮復(fù)合PLA性能以及不弱于普通PLA，他們還會(huì)做進(jìn)一步的研究，從而獲得性能更好的生物復(fù)合材料。
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