持続可能で可逆的な3Dプリンティング法は最小限の材料と工程で可能(Sustainable and Reversible 3D Printing Method Uses Minimal Ingredients and Steps)

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2024-08-01 カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)

カリフォルニア大学サンディエゴ校のエンジニアが開発した新しい3D印刷法は、ポリマーインクと塩水溶液を使用して簡単に固体構造を作成します。この方法は「サルティングアウト効果」に基づいており、ポリマー溶液が塩水に触れると瞬時に固化します。このプロセスはエネルギー集約的な手順や有害物質を必要とせず、環境に優しいです。さらに、この方法で作成された構造物は淡水で簡単に溶解し、インクとして再利用できます。研究チームは、この手法が持続可能なポリマー製造技術の発展に寄与すると期待しています。

<関連情報>

塩水溶液による可逆的な塩析効果による持続可能な3Dプリンティング Sustainable 3D printing by reversible salting-out effects with aqueous salt solutions

Donghwan Ji,Joseph Liu,Jiayu Zhao,Minghao Li,Yumi Rho,Hwansoo Shin,Tae Hee Han & Jinhye Bae
Nature Communications  Published:09 May 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-48121-7

持続可能で可逆的な3Dプリンティング法は最小限の材料と工程で可能(Sustainable and Reversible 3D Printing Method Uses Minimal Ingredients and Steps)

Abstract

Achieving a simple yet sustainable printing technique with minimal instruments and energy remains challenging. Here, a facile and sustainable 3D printing technique is developed by utilizing a reversible salting-out effect. The salting-out effect induced by aqueous salt solutions lowers the phase transition temperature of poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) solutions to below 10 °C. It enables the spontaneous and instant formation of physical crosslinks within PNIPAM chains at room temperature, thus allowing the PNIPAM solution to solidify upon contact with a salt solution. The PNIPAM solutions are extrudable through needles and can immediately solidify by salt ions, preserving printed structures, without rheological modifiers, chemical crosslinkers, and additional post-processing steps/equipment. The reversible physical crosslinking and de-crosslinking of the polymer through the salting-out effect demonstrate the recyclability of the polymeric ink. This printing approach extends to various PNIPAM-based composite solutions incorporating functional materials or other polymers, which offers great potential for developing water-soluble disposable electronic circuits, carriers for delivering small materials, and smart actuators.

0500化学一般
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