Вчені навчились перетворювати відходи виробництва фанери та пиломатеріалів на «чорнила», яке після термічної обробки можна використовувати для 3D-друку меблів наступного покоління. Вони будуть виглядати як справжні дерев’яні меблі. Про це йдеться у новому дослідженні, опублікованому в журналі Science Advances.
Тепер дослідники зрозуміли, що чорнило на водній основі, без домішок, отримане з лігніну і целюлози, може використовуватись для 3D-друку. Вчені переконані, що нова технологія може бути масштабована, аби конкурувати з традиційною обробкою деревини.
«Надруковані структури дуже нагадують візуальні, текстурні й механічні властивості натуральної деревини, – говорить Мухаммад Рахман, один із авторів дослідження з Університету Райса. – Отримані результати відкривають шлях до 3D-друкованих дерев’яних конструкцій зі сталим шляхом до вторинної переробки/рециклінгу натуральної деревини».
Досі переробка або вторинна переробка деревини обмежувалася традиційним використанням, а саме: паливом, мульчею, наповнювачем для деревостружкових плит, компостом та підстилкою для тварин.
«Однак важливо визнати, що відходи деревини мають невикористаний потенціал, – зазначають дослідники. – Ми досліджуємо перспективу рекомбінації цих біоматеріалів (лігніну та целюлози), які є у великій кількості у відходах деревини, для виготовлення дерев’яних конструкцій за принципом знизу-вгору».
Вчені застосовували 3D-друк для створення об’єктів шар за шаром, зменшуючи кількість відходів і забезпечуючи безпрецедентну свободу дизайну для створення дуже складних архітектурних конструкцій.
За словами Мухаммада Рахмана, цей процес «імітує натуральне дерево». Він додає, що досі для 3D-друку деревини використовували «чорнило», змішуючи тирсу зі сполучною речовиною, створюючи деревоподібні композити, яким бракує багатьох фізичних та естетичних властивостей натуральної деревини.
Однак новий метод, який використовує рівне співвідношення лігніну і целюлози, може розкрити потенціал використання будь-якої деревини.
Головним викликом було створити чорнило з правильною «текучістю» – властивістю, яку вчені називають реологією. Метод 3D-друку, відомий як пряме чорнило (DIW), передбачає видавлювання рідких чорнил через мікроскопічну насадку, щоб потроху «вимальовувати» потрібну структуру за один раз.
Цього разу дослідники знайшли ідеальну комбінацію молекул целюлози та лігніну, які правильно з’єдналися між собою – і оскільки вони не використовували синтетичних добавок, чорнило та друковані структури можуть бути перероблені назад на їхні частини та перероблені в нові структури.
За словами пана Рахмана, надруковані таким чином структури мали механічні та термічні властивості, які нагадували властивості натуральної твердої деревини:
«Вони так само гнуться і стискаються і мають порівнянну вогнестійкість. Наша наступна мета – ще більше підвищити механічні властивості, щоб вони перевершували властивості твердої деревини. Наприклад, певні домішки можуть зробити деревину більш вогнестійкою».
Джерело: woodcentral.com.au