一種將菠蘿葉纖維廢料回收成線材用于 3D 打印的方法

2022年10月22日，南極熊獲悉,，一個國際研究小組的最新研究表明，菠蘿葉纖維（PALF）可用于增強聚乳酸（PLA）,。他們測試了兩種類型的PALF（生的和堿處理的）與聚乳酸的結合,，結果顯示前者的延展性更好，后者的拉伸強度更好,。然而,，兩者都比單獨的PLA材料性能有所改進。這可能對使用植物廢料的3D打印有很大影響,。

相關研究成果以題為：“Comprehensive characterizationof raw and treated pineapple leaf fiber/polylactic acid green compositesmanufactured by 3D printing technique”發(fā)表在《PolymerComposites》上,。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pc.26906

聚乳酸（PLA）是一種熱塑性聚合物，是3D打印中最廣泛使用的塑料長絲材料,。它的部分生物可降解性,、良好的熱穩(wěn)定性和易于加工的特點使它成為許多行業(yè)的熱門選擇。因此,，任何改善其特性的方法都很重要,。

△研究人員正在研究菠蘿廢料是否可以與聚乳酸結合，以制造更強大但仍可生物降解的長絲（圖片來源：David Adam Kess, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons）,。

研究過程

研究人員是一個國際團隊,，由印度的科學家Mansingh博士,、馬來西亞的JS Binoj博士和新加坡的Eugene Wong副教授領導。為了開始他們對植物材料和3D打印的研究,，他們?nèi)×藘蓚�PALF的樣品,。一個未作處理，另一個用不同重量百分比的堿處理,。然后分別與PLA進行組合測試,，然后在FDM工藝中進行擠壓。他們使用Ultimaker 3進行這一步驟,。為了評估產(chǎn)品的新特性,，他們進行了一些測試。這些測試包括紅外光譜,、檢查雜質的顯微鏡和檢查熱穩(wěn)定性的熱分析（質量如何隨著溫度的變化而變化）,。

△堿性處理的PALF原料的準備過程示意圖

△加工PALF/PLA混合物。(A) 實現(xiàn)PALF/PLA均勻混合物的準備步驟,；(B) PALF和PLA的混合物

他們發(fā)現(xiàn),，未經(jīng)處理或未加工的PALF的斷裂伸長率比堿處理的高，意味著延展性更好,。然而,，3wt%的堿處理PALF強化物表現(xiàn)出最大的拉伸和彎曲特性，因此被認為是最佳條件,。這兩種加固材料都比單獨的PLA有所改進,。這表明，植物廢料實際上可以用于3D打印,，以改善材料的特性和功能,。

△制造復合材料部件的3D打印工藝示意圖

如果這個實驗一開始可能看起來很抽象和理論化，事實上它可能對未來的3D打印產(chǎn)生影響,。這個行業(yè)一直在努力做兩件事：優(yōu)化材料以獲得性能更好的產(chǎn)品,，以及提高可持續(xù)性。使用可生物降解的植物材料來改進用于3D打印的聚乳酸可能就是答案,；特別是當這種材料像菠蘿纖維一樣容易獲得且價格低廉的時候,。這并不是第一次將植物材料用于3D打印。例如,，奧地利公司Extruder最近創(chuàng)造了一系列名為GreenTec和Biofusion的生物責任絲,，意大利公司W(wǎng)ASP與迪奧合作，使用生態(tài)友好材料開了一家便捷商店,。