نگاه به آینده: محققان کالیفرنیا و کره جنوبی راهی برای استفاده از پلیمر محلول در آب به عنوان ماده قابل بازیافت جدید برای چاپ سه بعدی کشف کرده اند. این پلیمر همچنین می تواند با مواد دیگر مانند نانولوله های کربنی ترکیب شود تا دوام آن افزایش یابد. این نوآوری ممکن است به اجزای پایدارتری برای مدارهای الکترونیکی و سیستم های تحویل بیولوژیکی منجر شود.
روش های مختلفی برای چاپ سه بعدی با استفاده از مواد اولیه مانند رشته ها و پلیمرهای مایع وجود دارد. با این حال، این فرآیندها اغلب به مراحل متعدد و گاهی اوقات ابزار پیچیده برای ایجاد ساختار نیاز دارند. به عنوان مثال، ایجاد یک ساختار با استفاده از مدلسازی رسوب ذوب شده (FDM) نیازمند ذوب و سرد کردن رشتهها است. روشهای دیگر، مانند پرینت سهبعدی مبتنی بر رزین، برای درمان پلیمر مایع به نور فرابنفش نیاز دارد.
پلیمر معروف به PNIPAM (پلی (N-isopropylacrylamide)) برای اولین بار در اواخر دهه 1950 سنتز شد و امروزه در کاربردهای مختلف از جمله سنجش زیستی، تحویل کنترل شده دارو و تصفیه آب استفاده می شود. محققان دانشگاه سن دیگو و هانیانگ در کره جنوبی کشف کردند که PNIPAM می تواند به عنوان جوهر قابل بازیافت برای چاپگرهای سه بعدی استفاده شود. این پیشرفت به دنبال یک نوآوری چاپگر سه بعدی دیگر به نام CHARM3D است که توسط محققان سنگاپور توسعه یافته است.
محققان از روشی به نام اثر خروج نمک استفاده کردند. ورود PNIPAM به محلول نمک کلرید کلسیم باعث ایجاد پیوندهای متقاطع فیزیکی می شود که در نتیجه سخت شدن تقریباً آنی بدون نیاز به گرما، نور یا حلال های سمی انجام می شود. ساختار PNIPAM پرینت سه بعدی می تواند در آب حل شود و برای بازیافت و استفاده مجدد بازیابی شود.
نگرانی هایی وجود دارد که خواص محلول در آب و حساس به حرارت PNIPAM ممکن است کاربردهای آن را محدود کند. با این حال، خبر خوب این است که PNIPAM را می توان با مواد دیگر ترکیب کرد تا خواص حرارتی و مکانیکی آن را افزایش دهد.
در یک مثال، محققان PNIPAM را با نانولولههای کربنی ترکیب کردند تا یک مدار رسانای الکتریکی ایجاد کنند که برای تغذیه یک LED استفاده میشد. پس از آزمایش، آنها مدار را ذوب کردند و PNIPAM/CNT را بازیابی کردند.
همچنین بخوانید: محاسبات پایدار، توضیح مفصل
این نشان دهنده پتانسیل برنامه های کاربردی با استفاده از مدارهای محلول در آب است که می تواند موج جدیدی از بازیافت الکترونیک و کاهش زباله های الکترونیکی را آغاز کند.
شاید در آینده ای نه چندان دور، سازندگان فناوری بتوانند استفاده خود از مدارهای مبتنی بر PNIPAM/CNT را در دستگاه های هوشمند خود افزایش دهند.