Hej! Som dodávateľom biologicky odbúrateľných polymérov a som nadšený, že môžem hovoriť o jedinečných funkciách týchto úžasných materiálov v 4D tlači. Poďme sa ponoriť priamo do!
1. Čo je 4D tlač?
Po prvé, možno vás zaujíma, čo je 4D tlač. 3D tlač je predovšetkým o vytvorení vrstvy troch - dimenzionálnych objektov vrstvy. Ale 4D tlačí to o krok ďalej. Zahŕňa vytváranie objektov, ktoré môžu zmeniť ich tvar, vlastnosti alebo funkciu v priebehu času v reakcii na vonkajšie stimuly, ako sú teplo, vlhkosť, svetlo alebo zmeny pH. Je to ako dať svojmu 3D - tlačené objekty „život“ druhov!
2. Prečo biologicky odbúrateľné polyméry v 4D tlači?
Biologicky odbúrateľné polyméry sú hra - menič v 4D tlači. Tu sú niektoré z hlavných dôvodov, prečo:
Ekologická prívetivosť
Jednou z najväčších výhod biologicky odbúrateľných polymérov je ich vplyv na životné prostredie. Vo svete, kde neustále hľadáme spôsoby, ako znížiť odpad a znečistenie, tieto polyméry časom prirodzene rozkladajú. Nesedia na skládkach stovky rokov, ako sú tradičné plasty. To znamená, že 4D - tlačené výrobky vyrobené z biologicky rozložiteľných polymérov sa môžu použiť a potom ekologickým spôsobom zlikvidovať. Napríklad v lekárskom poli môže byť v tele po tom, čo slúžili na svoj účel, biologicky odbúrateľné 4D implantáty, aby sa rozpustili, keď slúžili svojmu účelu, čím sa odstráni potreba druhej operácie na ich odstránenie.
Všestrannosť
Biologicky odbúrateľné polyméry sa dodávajú v rôznych typoch typov, z ktorých každý má vlastnú sadu vlastností. Napríklad,PLA PBSje kombinácia, ktorá ponúka dobrú mechanickú pevnosť a spracovateľnosť. PLA alebo kyselina polylaktová je odvodená z obnoviteľných zdrojov, ako je kukuričný škrob alebo cukrová trstina. Je to populárna voľba pre 4D tlač, pretože ju dá ľahko spracovať a má relatívne nízky bod topenia. Dozviete sa viac o tomMateriálna našej webovej stránke.
Ďalšou skvelou voľbou jePLA PBAT kukuričný škrob. Táto zmes kombinuje flexibilitu PBAT (polybutylénového adipate tereftalátu) so silou PLA a prirodzeným pôvodom kukuričného škrobu. Táto univerzálnosť umožňuje dizajnérom a inžinierom zvoliť si správny polymér pre svoje konkrétne potreby tlače 4D, či už ide o mäkkú a flexibilnú štruktúru alebo pevnú a silnú.
Citlivosť na podnety
Biologicky odbúrateľné polyméry môžu byť navrhnuté tak, aby reagovali na rôzne podnety v 4D tlači. Napríklad niektoré polyméry môžu pri vystavení tepla zmeniť svoj tvar. Táto vlastnosť sa dá použiť na vytvorenie samoobslužných štruktúr. Predstavte si, že tlačte plochý objekt, ktorý sa po zahrievaní zloží do komplexného 3D tvaru. To by mohlo mať aplikácie v oblastiach, ako je prieskum vesmíru, kde je ťažké prepravovať veľké a zložité štruktúry. Tlačením bytu a potom, keď sa objekt sám pozostáva vo vesmíre, môžeme ušetriť veľa priestoru a zdrojov.
3. Unikátne vlastnosti biologicky rozložiteľných polymérov v 4D tlači
Pamäť
Mnoho biologicky rozložiteľných polymérov má vlastnosti tvaru - pamäť. To znamená, že sa môžu deformovať do dočasného tvaru a potom sa vrátiť do svojho pôvodného tvaru, keď sú vystavené správnemu stimulu. Napríklad trubica 4D - tlačená trubica vyrobená z biologicky rozložiteľného polyméru s tvarom - pamäť by sa mohla stlačiť pre ľahké vloženie do malého priestoru. Akonáhle je vo vnútri, môže sa rozšíriť späť na svoju pôvodnú veľkosť, keď je spustený zmenou teploty alebo pH. Táto funkcia je mimoriadne užitočná v lekárskych aplikáciách, ako sú stenty, ktoré je možné vložiť minimálne invazívne a potom sa rozširovať, aby sa udržali otvorené krvné cievy.
Samostatne
Niektoré biologicky odbúrateľné polyméry majú schopnosť samostatne sa uzdraviť. Ak dôjde k prasknutiu alebo poškodeniu v 4D tlačenom objekte vyrobenom z týchto polymérov, materiál sa môže za určitých podmienok opraviť. Toto sa často dosahuje použitím mikrokapsúl naplnených liečivým činidlom v polymérnej matrici. Keď sa trhliny vytvorí, mikrokapsuly sa zlomia, uvoľňujú liečivé činidlo, ktoré vyplňuje trhlinu a obnovuje integritu materiálu. Táto vlastná uzdravujúca vlastnosť môže predĺžiť životnosť produktov 4D - vytlačených výrobkov a znížiť potrebu výmeny.
Biokompatibilitu
V lekárskych a biologických oblastiach je biokompatibilita rozhodujúca. Biologicky odbúrateľné polyméry sú často vysoko biokompatibilné, čo znamená, že sa môžu bezpečne používať v kontakte so živými tkanivami. 4D - tlačené lešenia vyrobené z biokompatibilných biologicky rozložiteľných polymérov sa môžu použiť na podporu rastu buniek a tkanív. Ako bunky rastú a tvorí sa tkanivo, polymérne skafold sa postupne degraduje a zanecháva za sebou iba nové tkanivo. To umožňuje vývoj prispôsobených riešení tkanivového inžinierstva.
4. Aplikácie biologicky odbúrateľných polymérov v 4D tlači
Lekárska oblasť
Ako už bolo spomenuté, lekárska oblasť je jedným z najväčších príjemcov biologicky odbúrateľných polymérov v 4D tlači. Od samostatných stentov po biologicky odbúrateľné stehy, ktoré môžu časom zmeniť svoj tvar, aby sa lepšie zmestili na ranu, sú možnosti nekonečné. 4D - tlačené systémy na dodávanie liečiv môžu byť tiež navrhnuté tak, aby uvoľňovali lieky v špecifickom čase a umiestnení v tele na základe reakcie polyméru na fyziologické stimuly.
Architektúra a výstavba
V architektúre môžu byť biologicky odbúrateľné polyméry použité na vytvorenie 4D - tlačených komponentov budov, ktoré sa môžu prispôsobiť zmenám životného prostredia. Napríklad fasády vyrobené zo 4D - tlačené biologicky odbúrateľné polyméry by mohli zmeniť svoj tvar na ovládanie slnečného žiarenia a vetrania v budove. To môže viesť k energii - efektívnejších a udržateľných budov.
Spotrebné výrobky
V priemysle spotrebiteľských výrobkov je možné na vytváranie výrobkov s jedinečnými funkciami použiť 4D - tlačené biologicky rozložiteľné polyméry. Napríklad podrážka s obuvou 4D - vytlačená topánka by mohla zmeniť svoj tvar na základe chôdze nositeľa a povrchu, po ktorom kráčajú, čo poskytuje lepšie pohodlie a podporu.
5. Výzvy a budúci výhľad
Pri používaní biologicky odbúrateľných polymérov v 4D tlači samozrejme stále existujú určité výzvy, ktoré treba prekonať. Jednou z hlavných výziev sú náklady. Biologicky odbúrateľné polyméry sú často drahšie ako tradičné plasty, ktoré môžu obmedziť ich rozšírené použitie. Avšak, ako sa zvyšuje technologický pokrok a objemy výroby, očakáva sa, že náklady sa znížia.
Ďalšou výzvou je optimalizácia procesu tlače 4D pre biologicky odbúrateľné polyméry. Vlastnosti týchto polymérov môžu byť ovplyvnené faktormi, ako je teplota tlače, rýchlosť a hrúbka vrstvy. Nájdenie správnych parametrov tlače na dosiahnutie požadovaných účinkov 4D - tlače je stále oblasť aktívneho výskumu.
Napriek týmto výzvam vyzerá budúcnosť jasne pre biologicky odbúrateľné polyméry v 4D tlači. Vďaka prebiehajúcemu výskumu a vývoju môžeme očakávať inovatívnejšie aplikácie a zlepšiť výkon týchto materiálov.
Ak máte záujem preskúmať svet biologicky odbúrateľných polymérov pre 4D tlač, rád by som sa s vami porozprával. Či už ste výskumný pracovník, inžinier alebo dizajnér, môžeme spolupracovať pri hľadaní správnych biologicky odbúrateľných polymérnych riešení pre vaše projekty. Kontaktujte nás a začnite diskusiu o obstarávaní a vytvorme niečo úžasné s biologicky odbúrateľnými polymérmi v 4D tlači!
Odkazy
- [1] Husajn, MA a El - Newehy, MH (2019). Biologicky odbúrateľné polyméry pre 4D tlač: prehľad. Polyméry, 11 (4), 628.
- [2] Skylar - Scott, MA, Desimone, JM a Lewis, JA (2016). 4D tlač: Zmeny viacerých materiálov. Advanced Materials, 28 (48), 10723 - 10736.
- [3] Tibbits, S. (2014). 4D tlač: Viacnásobná zmena tvaru materiálu. Autodesk Research.