回收木材制“墨水”3D打印微型家具

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回收的木材可以變成3D打印的墨水，為制造家具甚至建造房屋提供一種更可持續的方式。相關研究近日發表于《科學進展》。

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用廢棄木材3D打印的微型桌椅。圖片來源：Thakur et al., Sci. Adv. 10, eadk3250 (2024)

美國萊斯大學的Muhammad Rahman說，幾個世紀以來，木材一直被用于建筑和結構目的。但使用這種材料并不是特別有效，因為將其鑿成一定尺寸會導致大量木材的浪費。

為了利用這種剩余的木材，Rahman和同事將其分解為木質素和纖維素——這兩種分子是木材堅硬結構的關鍵，再將它們分解形成納米纖維和納米晶體。然后，他們將纖維素和木質素與水重新組合，制成一種類似粘土的物質，可以用作墨水。

研究人員使用這種物質通過噴嘴形成墨水層來3D打印物體。

為了提高3D打印物體的強度，該團隊將其冷凍干燥以去除水分，然后快速加熱至180攝氏度，使木質素軟化并與纖維素融合。

“我們可以模仿天然木材的所有視覺、紋理和嗅覺特性。”Rahman說。在壓縮測試中，該產品的耐用性是天然巴爾沙木的近6倍，在彎曲測試中，其柔韌性是天然巴爾沙木的3倍。

到目前為止，研究人員已經成功地用這種墨水制作出了微型家具和蜂窩結構，但他們希望它最終能用于建造更大的物體，如房屋。

“我們需要重新思考如何在不砍伐樹木的情況下建造建筑。”Rahman說，“如果我們能夠使用3D打印而不是傳統制造來回收廢木材，那將是向前邁出的一大步。”