Из отходов деревообработки сделали чернила для 3D-печати

Объединённая команда материаловедов из Университета Райса, Техас, и Национальной лаборатории Ок-Риджа, Теннесси, разработали способ превратить древесные отходы в материал для печати, фактически чернила. В результате готовые предметы кажутся похожими на деревянные. Статью о новом материале для трёхмерной печати опубликовали в журнале Science Advances («Научные достижения»).


Использование древесины по старинке как сырьё для столярных изделий не очень эффективно. Чтобы собрать стол или стул, сначала получают обрезную доску или брус. Естественно, на лесопилке остаётся много отходов, в основном — опилки. Наконец-то исследователи нашли способ превращать такие отходы в полезные изделия.

Чтобы изготовить чернила для трёхмерной печати, изобретатели сначала измельчили древесину с опилками в мелкую пыль. Добавив химические вещества, они расщепили составляющие древесину целлюлозу и лигнин на нанокристаллы и нановолокна.

Целлюлоза, она же древесная клетчатка, — это органическое соединение, углевод, если подробнее — полисахарид. Это белое твёрдое вещество, нерастворимое в воде. Кстати, хлопковые волокна представляют собой чистейшую натуральную форму целлюлозы, содержащую более 90% этого вещества.

А лигнин — сложное полимерное соединение в виде одеревеневших стенок растительных клеток. Это также ценное химическое сырьё для многих производств и медицины. Любопытно, что лигнин, как и древесная целлюлоза, разлагается со временем в процессе окисления и придаёт старым книгам приятный запах.

Вернёмся к новой технологии для объёмной печати. На очередном этапе учёные заново соединили два вещества с добавлением воды. В результате получилось нечто похожее на глину, которая и стала чернилами для заправки 3D-принтера.



Учёные напечатали из смеси несколько объектов малой формы: миниатюрные столы и стулья. Затем они использовали метод сублимационной сушки, чтобы удалить влагу из изделий, а затем «приготовили» их при температуре 180 °C, чтобы сплавить целлюлозу с лигнином. В результате получилось нечто похожее на заново пересобранную людьми древесину. На всякий случай поясним, что сублимационная сушка также известна как лиофилизация или криодесикация — это замораживание вещества или материала с понижением давления, благодаря чему удаляется влага.

Изобретатели увидели, что регулировкой процесса печати можно формировать у изделий поверхность, подобную древесине. Кстати, готовые объекты также пахли настоящей древесиной.

Эксперименты показали, что созданные таким образом предметы вшестеро долговечнее изготовленных из натурального дерева. Исследователи также обнаружили, что их напечатанные объекты были в три раза гибче аналогов из обычной древесины.

Изобретатели убеждены, что придуманная ими технология должна сработать и для создания не только «кукольной мебели», но и полноразмерных изделий, в том числе полноценной мебели или даже жилья.