PolitecnicodiTorino、印度尼西亚BRIN、意大利理工学院(IIT)和卡利亚里大学的研究人员最近推出了基于天然和环保材料的新型复合水凝胶墨水，可用于3D打印物体。这些水凝胶发表在《可持续材料与技术》上的一篇论文中，基于丙烯酸化羧甲基纤维素(mCMC)。

“自2015年以来，我们一直致力于开发新的可打印材料和功能设备，因此在这些年中探索了不同的领域，从而在3D打印领域发表了许多出版物，”执行该研究的研究人员之一IgnazioRoppolo研究，告诉TechXplore。

Roppolo及其同事的工作的第一个目标是开发基于自然资源的用于3D打印的聚合物水凝胶，以提高可持续性并减少标准合成树脂的使用。近年来，该团队一直与印度尼西亚BRIN环境与清洁技术研究中心的研究员AthanasiaAmandaSeptevani博士合作。

“Septevani博士是处理废物以获得新纤维素材料的专家，因此这项工作几乎是自发的，使用不同来源的纤维素原料开发新的水性树脂，”Roppolo说。“同样，这项研究只是实现3D可打印材料可持续性这一更大目标的一步。”

天然水凝胶具有真正显着的特性，包括高生物相容性和生物降解性，以及低毒性。目前，3D打印工艺严重依赖不可生物降解的合成材料，并且基于化石燃料树脂。

这主要是因为许多现有的天然水凝胶的机械性能非常差，这使得它们难以用于光诱导3D打印。因此，Roppolo和他的同事一直在尝试开发具有更理想特性的天然水凝胶，这可能有助于使3D打印在全球范围内更具可持续性。

“我们最近的论文的目标是修改天然水凝胶，使其可打印并改善其机械性能，这样人们就可以利用它们的特性，但同时能够制造复杂的形状，”Roppolo解释说。“在我们看来，这将促进进一步的发展，特别是在药物输送和细胞支架的开发方面。”

信用：Cafiso等人。

最终，Roppolo和他的同事们能够使用丙烯酸化羧甲基纤维素水凝胶来增强其可印刷性。为此，他们将源自棕榈油的生物废物来源的纤维素纳米晶体(NC)添加到水凝胶中，以产生混合聚合物网络。

“从材料的角度来看，我们工作的一个巨大成就是获得了具有良好可印刷性、良好形状保真度和良好机械性能的树脂，这使得3D打印物体能够被操作员轻松操作，”Roppolo说。“这对于这些类型的水凝胶来说并非易事。”

这支研究人员团队介绍的水凝胶具有许多优势特性，包括良好的可印刷性，以及受控的溶胀和pH敏感性。未来，它们可用于使用3D打印创建大量设备，包括传感器和软机器人系统。

信用：Cafiso等人。

由于天然水凝胶油墨基于可再生材料，它们为农业产生的残余废物的使用和增值开辟了有趣的可能性。因此，Roppolo和他的同事最近的工作也可以激励其他团队探索这种残余废物在材料科学中的潜力。

“我们目前正在开展其他几个旨在从作物废料中获取可打印材料的项目，”Roppolo补充道。“我们的工作将继续探索两个研究方向：一方面是废物的价值化以生产3D可打印树脂，另一方面它们在生物相关领域的应用，例如用于药物递送的贴片或用于进行细胞研究的支架。"