Nhựa gốc sinh học: Bước đột phá trong tạo mẫu nhanh

Nhựa gốc sinh học làm từ nguyên liệu tái tạo được chứng minh là phổ biến cho cả máy in 3D để bàn và tia laser siêu nhanh hiện đại, phù hợp với O3DP ở các quy mô từ kích thước nano đến kích thước vĩ mô. Theo các nhà nghiên cứu, đây là đặc tính duy nhất của loại nhựa quang đơn.

In 3D quang học (O3DP) là một công cụ tạo mẫu nhanh và là kỹ thuật sản xuất phụ gia đang được phát triển để sản xuất hiệu quả hơn và ít chất thải, nhưng hiện đang được kết hợp với nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ. Trong quá trình O3DP, nhựa có thể quang hóa, được đông đặc bằng cách xử lý với ánh sáng. Công nghệ này làm cho việc in 3D trở nên rất linh hoạt và chính xác. Các phần tử có thể đạt tới kích thước siêu nhỏ và cũng có thể đạt đến kích thước vĩ mô. Thiếu sót chính của O3DP liên quan đến các hạn chế của vật liệu in: Nguồn gốc, đặc tính hóa lý của chúng, khiến nhựa không phù hợp cho mọi thiết lập.

"Một loại nhựa thông dụng dựa trên sinh học do các nhà nghiên cứu của KTU phát triển có thể được sử dụng để in 3D với quy mô rộng. Cho đến nay, không có loại nhựa đơn lẻ nào được phát triển cho phép sản xuất các nano/vi mô siêu nhỏ hoặc vĩ mô của cùng một thành phần", Tiến sĩ Mangirdas Malinauskas, Trưởng nhóm Nghiên cứu Laser NanoPhotonics tại Trung tâm Nghiên cứu Laser của Đại học Vilnius (VU) cho biết.

Trong quá trình thử nghiệm do các nhà nghiên cứu VU thực hiện, quá trình in 3D quang học đa quy mô (tối đa 5 loại) của hợp chất dựa trên sinh học đã được thực hiện bằng cách sử dụng cả thiết lập máy in nano laser hiện đại và một máy in 3D để bàn thông thường. Ngoài ra, các hình giống bàn cờ được tạo ra trong một dây chuyền công nghiệp cung cấp dịch vụ sản xuất hàng loạt cho mục đích thương mại (3D Creative). Nhựa quang sinh học được chứng minh là phù hợp cho mọi ứng dụng mà không cần sửa đổi gì thêm. Theo Tiến sĩ Malinauskas, đây là đặc tính độc nhất của bất kỳ loại nhựa quang đơn nào (bất kể nguồn gốc của nó).

Nhựa quang dựa trên sinh học mới được phát triển tại Đại học Công nghệ Kaunas (KTU). Nhóm nghiên cứu làm việc tại Khoa Công nghệ và Hóa học Polyme KTU và dẫn đầu là Tiến sĩ Jolita Ostrauskaite đã thiết kế các công thức của nhựa để in 3D quang học, cũng như tổng hợp, mô tả và nghiên cứu các tính chất lưu biến, cơ học, nhiệt của vật liệu polyme thu được từ những loại nhựa này.

"Hiện tại, chỉ có các polyme sinh học gốc nhựa nhiệt dẻo được sử dụng trong công nghệ in 3D nhiệt mới được bán trên thị trường. Các nhà khoa học của KTU đã phát triển một loại nhựa sinh học có thể xử lý được bằng hình ảnh sử dụng để in 3D quang học”. Tiến sĩ Ostrauskaite cũng cho biết loại nhựa này hiện không có sẵn trên thị trường.

Theo bà, lợi thế lớn nhất của nhựa sinh học có thể xử lý bằng hình ảnh là khả năng thu được các thành phần của chúng từ các nguyên liệu thô tái tạo, hơn nữa, các thành phần này có thể được mua với số lượng lớn về mặt thương mại.

Mặc dù nhựa quang sinh học còn mới, chưa được thương mại hóa nhưng các nhà nghiên cứu khẳng định rằng nó có thể được sử dụng ngay lập tức theo yêu cầu trong các dây chuyền công nghiệp vì nó được chứng minh là tương thích với các thiết lập sẵn có của JSC 3D Creative. Vì vật liệu được phát triển vẫn còn rất mới, nên cần phải nghiên cứu thêm để sử dụng an toàn và tiết kiệm trong công nghiệp.

Sự đổi mới sinh thái này được nâng cao hơn nữa trong dự án InterReg EcoLabNet, một mạng lưới dựa trên khu vực Baltic bao gồm RDI và SME.

Hoàng Nam dịch

Theo Science Daily