未来科技成就绿色经济,3D打印变废为宝!

世界各地的家庭每年产生超过4亿吨塑料垃圾，其中只有大约10%被回收，剩下的通常进入垃圾填埋场。然而，美国橡树岭国家实验室的研究人员表示，废弃塑料可能成为增材制造，即3D打印，的宝贵原材料。



该实验室的科学家开发出一种可扩展的升级循环方法来再利用废弃塑料，他们说这可以为零部件制造商提供无限的原材料，同时还能减少全球垃塑料垃圾的数量。


该团队专注于重新利用丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）材料，这是一种应用广泛的热塑性塑料，广泛应用于汽车零件和消费电子产品等日常用品中，同时也是熔丝制造（FFF）的首选原材料——FFF是最受欢迎的3D打印技术之一。FFF打印需要将材料通过加热喷嘴挤出，形成3D结构的螺纹，再逐层构建，就像把一条绳子反复缠绕成柱状一样。ABS材料适用于该工艺，因为它轻松流动并迅速硬化。


美国橡树岭国家实验室研究小组并非简单地重复使用废弃的ABS，而是将其改进成一种叫vitrimer的材料，vitrimer兼具热塑性塑料的可加工性和可回收性以及环氧树脂的强度。这种化合物的韧性大约两倍于标准ABS材质，并且具有更强的耐溶剂性，可应用于更广泛的领域。研究人员通过创建一系列以昆虫翅膀为模型的复杂3D打印几何结构，证明了这种回收材料的高抗压强度，及其出色的强重比。


随后，该研究小组让这些回收的塑料垃圾接触一系列常用溶剂。在每次实验中，当其他塑料（包括原始ABS）完全溶解时，这种回收材料还保持其结构完整性。研究负责人Tomonori Saito表示：“我们的目标是开发一种简单易用的方法来重复利用塑料垃圾，创造出更有价值的材料，而非不断产生新的塑料垃圾。我们在增材制造最通用的领域使用现有的塑料垃圾展示了制造塑料产品的闭环，而且这种新塑料产品可能具有更高的价值和性能。”据称，这种多途径方法可以实现混合ABS废物的多代回收和升级回收，包括标准ABS材料、升级回收ABS或混合ABS等。


研究人员Sungjin Kim补充道：“为FFF工艺开发具有优异性能的新型可回收材料，或可对塑料生产带来巨大影响，并丰富增材制造的功能，从而有可能减少我们的碳足迹。我们可以在性能损失最小的情况下一次次升级回收ABS材料，可以直接进行3D打印，还可以将其与混合或标准ABS材料相结合。”（本文作者：Craig Ritchie）

世界各地的家庭每年产生超过4亿吨塑料垃圾，其中只有大约10%被回收，剩下的通常进入垃圾填埋场。然而，美国橡树岭国家实验室的研究人员表示，废弃塑料可能成为增材制造，即3D打印，的宝贵原材料。



该实验室的科学家开发出一种可扩展的升级循环方法来再利用废弃塑料，他们说这可以为零部件制造商提供无限的原材料，同时还能减少全球垃塑料垃圾的数量。


该团队专注于重新利用丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）材料，这是一种应用广泛的热塑性塑料，广泛应用于汽车零件和消费电子产品等日常用品中，同时也是熔丝制造（FFF）的首选原材料——FFF是最受欢迎的3D打印技术之一。FFF打印需要将材料通过加热喷嘴挤出，形成3D结构的螺纹，再逐层构建，就像把一条绳子反复缠绕成柱状一样。ABS材料适用于该工艺，因为它轻松流动并迅速硬化。


美国橡树岭国家实验室研究小组并非简单地重复使用废弃的ABS，而是将其改进成一种叫vitrimer的材料，vitrimer兼具热塑性塑料的可加工性和可回收性以及环氧树脂的强度。这种化合物的韧性大约两倍于标准ABS材质，并且具有更强的耐溶剂性，可应用于更广泛的领域。研究人员通过创建一系列以昆虫翅膀为模型的复杂3D打印几何结构，证明了这种回收材料的高抗压强度，及其出色的强重比。


随后，该研究小组让这些回收的塑料垃圾接触一系列常用溶剂。在每次实验中，当其他塑料（包括原始ABS）完全溶解时，这种回收材料还保持其结构完整性。研究负责人Tomonori Saito表示：“我们的目标是开发一种简单易用的方法来重复利用塑料垃圾，创造出更有价值的材料，而非不断产生新的塑料垃圾。我们在增材制造最通用的领域使用现有的塑料垃圾展示了制造塑料产品的闭环，而且这种新塑料产品可能具有更高的价值和性能。”据称，这种多途径方法可以实现混合ABS废物的多代回收和升级回收，包括标准ABS材料、升级回收ABS或混合ABS等。


研究人员Sungjin Kim补充道：“为FFF工艺开发具有优异性能的新型可回收材料，或可对塑料生产带来巨大影响，并丰富增材制造的功能，从而有可能减少我们的碳足迹。我们可以在性能损失最小的情况下一次次升级回收ABS材料，可以直接进行3D打印，还可以将其与混合或标准ABS材料相结合。”（本文作者：Craig Ritchie）