3D-печать с использованием чернил, содержащих бактерии: будущее биокомпозитов
В Лаборатории мягких материалов Инженерной школы исследователи разработали революционные чернила для 3D-печати, содержащие Sporosarcina pasteurii, бактерию, которая запускает процесс минерализации под воздействием раствора, содержащего мочевину. Полученный материал представляет собой прочный и упругий биокомпозит, который имитирует свойства природных материалов, таких как кость. Эти революционные чернила, известные как BactoInk, могут быть использованы для создания 3D-печатных объектов, легких, пористых и жестких, что делает их идеальным кандидатом для широкого спектра применения в таких областях, как биомедицина, экология и реставрация произведений искусства.
Сложность 3D-печати с использованием биокомпозитов
Одной из проблем 3D-печати с использованием биокомпозитов является поиск чернил, которые могут соответствовать необходимым условиям текучести. Чернила должны вести себя как твердое вещество в состоянии покоя, но при этом экструдироваться через сопло для 3D-печати, подобно кетчупу. Чернила, содержащие мелкие минеральные частицы, ранее использовались для удовлетворения этих критериев текучести, но получаемые структуры, как правило, были мягкими, сжимались при высыхании и не позволяли контролировать форму конечного продукта. Лаборатория мягких материалов решила напечатать полимерный каркас с помощью BactoInk, который затем минерализуется на втором, отдельном этапе. Примерно через четыре дня процесс минерализации, запущенный бактериями, содержащимися в строительном лесе, приводит к получению конечного продукта с содержанием минералов более 90%.
Применение BactoInk
Подход Лаборатории мягких материалов имеет множество потенциальных применений в нескольких областях. Механические свойства чернил BactoInk придают им прочность и устойчивость к усадке, необходимые для восстановления произведений искусства, что делает их перспективным решением для реставрации произведений искусства. Чернила также могут быть непосредственно введены в форму или целевое место, например, трещину в вазе или скол в статуе. Кроме того, низкое воздействие чернил на окружающую среду и способность производить минерализованный биокомпозит делают их идеальным кандидатом для создания искусственных кораллов, которые могут помочь регенерации поврежденных морских рифов. Наконец, тот факт, что структура и механические свойства биокомпозита имитируют структуру и механические свойства кости, делает его интересным для будущих биомедицинских применений.
Преимущества BactoInk
BactoInk обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными синтетическими композитами. Чернила изготовлены из натуральных материалов и могут быть произведены с помощью стандартного 3D-принтера, что устраняет необходимость в экстремальных температурах, часто требуемых для производства керамики. Чернила также создают легкий, несущий нагрузку композит, который больше похож на природные материалы, чем на современные синтетические композиты. Такая универсальность обработки BactoInk в сочетании с низким воздействием на окружающую среду и превосходными механическими свойствами минерализованных материалов открывает множество новых возможностей для изготовления биокомпозитов.
Чернила для 3D-печати Лаборатории мягких материалов, содержащие Sporosarcina pasteurii, являются революционным изобретением, которое способно произвести революцию в производстве биокомпозитов. Способность BactoInk печатать практически любую форму и минерализовать ее в течение нескольких дней делает его идеальным кандидатом для многочисленных применений в самых разных областях. От художественной реставрации до экологии и биомедицины, BactoInk предлагает устойчивое, экологически чистое и универсальное решение для производства легких, несущих нагрузку композитов, которые имитируют свойства природных материалов, таких как кость. Будущее биокомпозитов уже наступило, и оно выглядит светлым благодаря BactoInk.
