3-D Baskıda Selüloz Devrimi

24 Ağustos 2017

3-D Baskıda Selüloz Devrimi

Selüloz yüzyıllar boyunca dünyanın en bol basılmış materyalinin temelini oluşturdu, yani kağıdın. Selüoz şimdi MIT’deki yeni araştırmalar sayesinde, potansiyel olarak 3-D (3 boyutlu) baskı materyallerinde kullanılan polimerlere yenilenebilir, biyolojik olarak parçalanabilir bir alternatif sunmaya hazırlanıyor.

Advanced Materials Technologies dergisindeki yeni sistemi açıklayan bir makalenin baş yazarı olan MIT doktora sonrası araştırmacısı SebastianPattinson, “Selüloz dünyadaki en bol organik polimer” diyor. Bu makalenin yardımcı yazarı ise, Mitsui Kariyer Geliştirme’nin Çağdaş Teknoloji merkezinde Mekanik Mühendisliği Doçenti A. John Hart.

Pattinson, “Selüloz, ahşaba mekanik özelliklerini vermede en önemli bileşen” diye açıklıyor. Ve bu çok ucuz olduğundan, biyolojik olarak yenilenebilir, biyolojik olarak parçalanabilir ve aynı zamanda kimyasal açıdan çok yönlübirçok üründe kullanılabiliyor. Selüloz ve türevleri ilaç, medikal cihazlar, gıda katkı maddeleri, inşaat malzemeleri, giysiler gibi farklı alanlarda kullanılmaktadır. Ve bu tür ürün çeşitleri, ilave üretim yani 3 Boyutlu baskıyı olanaklıkılan özelleştirme yönteminden yararlanacak. “

Bu arada 3-D baskı teknolojisi hızla büyüyor. Pattinson, diğer avantajların yanı sıra “yaptığınız her ürünü bireysel olarak özelleştirmenizi sağlar” diyor. Katkı maddesi imalatıiçin selülozun bir malzeme olarak kullanılması yeni bir fikir değil, birçok araştırmacı bunu denemiş ancak büyük engeller ile karşı karşıya kalmıştır. Selüloz ısıtıldığında, selüloz molekülleri arasında bulunan hidrojen bağınedeniyle akışkan hale gelmeden önce termal olarak ayrışır. Moleküler-içi bağlama aynı zamanda yüksek konsantrasyonlu selüloz solüsyonlarını, kolayca ekstrüzyonyapılamayacak kadar yapışkan yapmaktadır.

Bunun yerine, MIT ekibi selülozdan kolayca elde edilen ve hali hazırda üretilen ve kolaylıkla temin edilebilen bir malzeme olan selüloz asetat ile çalışmayı seçti. Esasen bu maddedeki hidrojen bağı sayısı asetat grupları tarafından düşürülmüştür. Selüloz asetat asetonda eritilebilir ve bir meme içinden haddelenebilir. Aseton hızla buharlaştıkça selüloz asetat yerinde katılaşır. Ardından isteğe bağlı bir arıtma asetat gruplarının yerini alıyor ve baskılıparçaların mukavemetini artırıyor.

Üretim sürecinin kimyasal çok yönlülüğünü göstermek için Pattinson ve Hart, yeniliğe ek bir boyut kattı. Selüloz asetat mürekkebine az miktarda antimikrobiyal boya ekleyerek antimikrobiyal işlevsellikte bir çift cerrahi cımbızı3-D olarak üretti.

Çoğu mevcut ekstrüzyon esaslı üç boyutlu yazıcılar, malzemeyi akıtmak için polimer ısıtmaya dayandığından, üretim hızları polimerin zarar görmeden gönderilebileceği ısı miktarı ile sınırlıdır. Pattison bu yüzden oda sıcaklığında gerçekleşebilen, asetonun buharlaşmasına ve parçayı katılaştırmasına dayanan selüloz işleminin potansiyel olarak daha hızlı olabileceğini belirtti. Bunun yanı sıra, örneğin yüzey alanını en üst düzeye çıkarmak için ince şeritler kurulması veya buharlaşmayı hızlandırmak için sıcak hava üflenmesi gibi çeşitli yöntemler işlemi daha da hızlandırabilir. Bu işlemi daha da maliyet etkin ve çevre dostu yapmak adına buharlaştırılmış asetonun geri kazanılması da söz konusu olabilir.