Экологически чистые детали можно печатать из хитозана насекомых

Международная междисциплинарная команда исследователей из Индии, Малайзии, Сингапура и Таиланда разработала метод использования хитозана насекомых для изготовления экологически чистых деталей из полимерного композита методом 3D-печати.


Хитозан — это природный биополимер, полученный из хитина, полисахарида, содержащегося в твёрдых оболочках членистоногих, то есть насекомых и, например, крабов. Насекомые — перспективный источник хитозана благодаря их обилию, доступности и относительно высокому содержанию хитина в экзоскелетах. К тому же их можно легко выращивать в больших количествах, не загрязняя окружающую среду. О том, что так называемое устойчивое развитие вдохновляло учёных, говорит тот факт, что научную статью опубликовали в Journal of Polymers and the Environment («Журнале о полимерах и окружающей среде»).

Итак, международная группа изучила разработку экологически чистого композитного материала с использованием 3D-печати. Исследование показало, что добавление хитина и хитозана из насекомых в основу из полимолочной кислоты (PLA) привело к снижению прочности и жёсткости, которые ухудшались с увеличением концентрации хитина и хитозана. Это было связано с уменьшением межфазного сцепления между армированием и матрицей и приводило к проскальзыванию полимера, когда композит подвергался внешней нагрузке. Однако в результате подобранной пропорции композиты хитин/PLA и хитозан/PLA продемонстрировали повышенную пластичность по сравнению с чистой PLA, при этом композит с хитином показал самую высокую пластичность. Был сделан вывод, что хитин и хитозан всё-таки могут способствовать упрочнению PLA-композита.

Исследование также показало, что плотность композитов увеличивается с увеличением концентрации хитина и хитозана. Анализы подтвердили кристаллическую природу и химическую связь композитных образцов. Исследование микроструктуры показало наличие пустот и частиц, связанных с разложением хитина и хитозана в композитах. Композиты хитин/PLA и хитозан/PLA обладают хорошей термостойкостью и могут найти потенциальное применение для упаковки пищевых продуктов.

Необходимы дальнейшие исследования межфазного соединения и процессов последующей обработки для улучшения механических характеристик композитов и масштабируемости метода для промышленного производства.