印度尼西亚布林都灵理工大学、意大利理工学院（IIT）和卡利亚里大学的研究人员最近推出了基于天然和环保材料的新型复合水凝胶墨水，可用于3D打印对象。这些水凝胶以丙烯酸羧甲基纤维素（mCMC）为基础，发表在《可持续材料与技术》上。

“自2015年以来，我们一直致力于开发新的可打印材料和功能设备，因此在这些年中，我们探索了不同的领域，并在3D打印领域发表了许多出版物，”开展这项研究的研究人员之一Ignazio Roppolo告诉TechExplorer。

Roppolo及其同事的第一个工作目标是开发基于自然资源的3D打印用聚合物水凝胶，以提高可持续性并减少标准合成树脂的使用。近年来，该团队一直在与印度尼西亚布林环境与清洁技术研究中心的研究员阿萨尼亚·阿曼达·塞普特瓦尼博士合作。

Roppolo说：“Septevani博士是废物处理领域的专家，他致力于获取新的纤维素材料，因此这项工作几乎是自发进行的，他使用不同来源的纤维素原料来开发新的水性树脂。”。“同样，这项研究只是3D打印材料可持续性这一更大目标的一步。”

天然水凝胶具有真正显著的特性，包括高生物相容性和生物降解性，以及低毒性。目前，3D打印工艺严重依赖于不可生物降解且基于化石燃料树脂的合成材料。

这主要是因为许多现有天然水凝胶的机械性能非常差，这使得它们难以用于光诱导3D打印。因此，Roppolo和他的同事一直在努力开发具有更理想性能的天然水凝胶，这可能有助于使3D打印在全球范围内更具可持续性。

Roppolo解释道：“我们最近的论文的目标是对天然水凝胶进行改性，使其可打印，并改善其机械性能，以便人们可以利用其特性，但同时能够制造复杂形状。”。“在我们看来，这将有助于进一步发展，尤其是在药物输送和细胞支架的开发方面。”

最终，罗普洛和他的同事们能够调整丙烯酸羧甲基纤维素水凝胶，以增强其印刷适性。为了做到这一点，他们将从棕榈油中提取的生物废弃物来源的纤维素纳米晶体（NCs）添加到水凝胶中，以生成混合聚合物网络。

Roppolo说：“从材料的角度来看，我们工作的一大成就是获得了具有良好印刷适性、良好形状保真度和良好机械性能的树脂，这使得3D打印对象能够很容易地被操作员操作。”。“这对于这些类型的水凝胶来说并非微不足道。”

这组研究人员引入的水凝胶具有许多优点，包括良好的印刷适性，以及可控的溶胀和pH敏感性。未来，它们可以用来创建许多使用3D打印的设备，包括传感器和软机器人系统。

由于天然水凝胶油墨基于可再生材料，因此它们为农业残余废物的使用和价值化开辟了有趣的可能性。Roppolo和他的同事最近的研究也可以启发其他团队探索这种残余废物在材料科学中的潜力。

Roppolo补充道：“我们目前正在进行其他几个项目，旨在从作物废料中获取可打印材料。”。“我们的工作将继续探索两个研究方向：一方面对废物进行价值化以生产3D可打印树脂，另一方面将其应用于生物相关领域，例如用于药物输送的贴片或用于进行细胞研究的支架。”

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