3D打印細菌，以制造類骨復合材料
魔猴君 行業資訊 597天前
2023年2月28日，據魔猴網了解， EPFL（écolePolytechnique Fédérale de Lausanne 又名瑞士洛桑聯邦理工學院）的研究人員已經做到了這一點。更具體地講，他們發表了一種使用含有產生碳酸鈣的細菌的墨水進行 3D 打印的方法，由此產生的生物復合材料具有許多有趣的應用，并且堅固、輕便且環保。這項研究以題為“3D printing of living structural biocomposites”的論文被發表在《Materials Today》期刊上。相關論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702123000214?via%3Dihub#f0005
這當然不是科學家們第一次轉向更廣闊的自然界來尋求新的增材制造解決方案。事實上，仿生學或模仿生命的實踐在 3D 打印中很流行，因為它允許對零件進行更多優化，例如模仿蜂巢的格子結構。這個項目背后有類似的邏輯。研究人員著眼于大自然，自然界的生物能夠生產出既輕又堅固、多孔又堅硬的復合材料（在實驗室或工廠幾乎不可能做到），例如軟體動物的殼或骨頭。最終，他們希望生產出具有這些特性同時又環保的材料。現在有了這種 3D 打印墨水，他們就實現了這一點。
△通過結合載有細菌的墨水（稱為 BactoInk）和 3D 打印，科學家們成功地創造了一種堅固、輕便且環保的生物復合材料
3D 打印細菌以創造更好的復合材料
在發表的論文中，EFPL 軟材料實驗室的研究人員3D 打印活體結構生物復合材料概述了他們是如何創造這一過程的。也就是說，他們使用巴斯德氏孢子肉菌創建了一種可 3D 打印的墨水。 選擇這種細菌是因為它具有一種有趣的能力，當暴露于含尿素的溶液中時，會觸發產生碳酸鈣 (CaCO3 ) 的礦化過程。這種名為 BactoInk 的新墨水幾乎可以打印任何形狀，然后會在幾天內礦化。
△圖片摘要
選擇使用會礦化的墨水是因為需要解決通常以墨水 3D 打印為中心的問題（即它們可能難以管理，因為它們需要特定的流動條件，并且在打印后往往會變軟或收縮)。軟材料實驗室負責人 Esther Amstad 解釋說：“因此，我們想出了一個簡單的技巧：我們使用 BactoInk 打印了一個聚合物支架，而不是打印礦物，然后在第二個單獨的步驟中將其礦化。大約四天后，支架中細菌引發的礦化過程會產生礦物質含量超過 90% 的最終產品。”
△研究項目的共同作者軟材料實驗室研究人員 Matteo Hirsch 和 Lorenzo Lucherini
結果是他們制造出了一種堅固且有彈性的生物復合材料，甚至可以使用標準 3D 打印機生產。此外，最終產品不再含有活細菌。這種材料也特別有趣，因為它不僅堅固輕便，而且多孔，這在增材制造中很難實現。
研究人員已經概述了該材料在不同領域的許多應用。一種應用當然是修復藝術品，因為墨水可以直接注入現場，然后增長以適應裂縫或碎片。但由于使用了環保材料，建造人造珊瑚以再生受損的海洋珊瑚礁也可能非常令人興奮，因為這是一個緊迫的環境問題。
△藝術品修復
Amstad 總結道，“BactoInk 加工的多功能性，結合礦化材料對環境的低影響和優異的機械性能，為制造比今天更接近天然材料的輕質、承重復合材料開辟了許多新的可能性。”
來源：3D打印網
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