Un grupo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers ha logrado imprimir y secar objetos tridimensionales hechos completamente de celulosa por primera vez con la ayuda de una bioimpresora 3D. También agregaron nanotubos de carbono para crear material eléctricamente conductor.El efecto es que la celulosa y otras materias primas basadas en madera podrán competir con los plásticos y metales basados en fósiles en la revolución de fabricación aditiva en curso, que comenzó con la introducción de la impresora 3D.
La impresión 3D es una forma de fabricación aditiva que se prevé que revolucionará la industria manufacturera. La precisión de la tecnología hace posible fabricar una gama completamente nueva de objetos y presenta varias ventajas en comparación con las técnicas de producción más antiguas. La libertad de diseñoes excelente, el tiempo de entrega es corto y no se desperdicia material.
Los plásticos y los metales dominan la fabricación aditiva. Sin embargo, un grupo de investigación de la Universidad Tecnológica de Chalmers ahora ha logrado utilizar celulosa de madera en una impresora 3D.
"Combinar el uso de la celulosa con el rápido desarrollo tecnológico de la impresión 3D ofrece grandes ventajas ambientales", dice Paul Gatenholm, profesor de Tecnología de Biopolímeros en Chalmers y líder del grupo de investigación. "La celulosa es un producto renovable ilimitado que es completamentebiodegradable, y la fabricación con materia prima de madera, en esencia, significa unir dióxido de carbono que de otro modo terminaría en la atmósfera.
El avance se logró en Wallenberg Wood Science Center, un centro de investigación destinado a desarrollar nuevos materiales a partir de la madera, en la Universidad Tecnológica de Chalmers.
La dificultad de usar celulosa en la fabricación aditiva es que la celulosa no se funde cuando se calienta. Por lo tanto, las impresoras 3D y los procesos diseñados para imprimir plásticos y metales no pueden usarse para materiales como la celulosa. Los investigadores de Chalmers resolvieron este problema mezclando nanofibrillas de celulosa enun hidrogel que consta de 95-99 por ciento de agua. El gel a su vez podría dispensarse con alta fidelidad en la bioimpresora 3D de los investigadores, que anteriormente se usaba para producir andamios para células en crecimiento, donde la aplicación final es implantes específicos del paciente.
El siguiente desafío fue secar los objetos con forma de gel impresos sin que pierdan su forma tridimensional.
"El proceso de secado es crítico", explica Paul Gatenholm. "Hemos desarrollado un proceso en el que congelamos los objetos y eliminamos el agua por diferentes medios para controlar la forma de los objetos secos. También es posible dejar que elcolapso de la estructura en una dirección, creando películas delgadas.
Además, el gel de celulosa se mezcló con nanotubos de carbono para crear tinta conductora de electricidad después del secado. Los nanotubos de carbono conducen la electricidad, y otro proyecto en Wallenberg Wood Science Center tiene como objetivo desarrollar nanotubos de carbono con madera.
Usando los dos geles juntos, uno conductor y otro no conductor, y controlando el proceso de secado, los investigadores produjeron circuitos tridimensionales, donde la resolución aumentó significativamente al secarse.
Los dos geles juntos proporcionan una base para el posible desarrollo de una amplia gama de productos fabricados por celulosa con corrientes eléctricas incorporadas.
"Las aplicaciones potenciales van desde sensores integrados con el embalaje, hasta textiles que convierten el calor corporal en electricidad y apósitos para heridas que pueden comunicarse con los trabajadores de la salud", dice Paul Gatenholm. "Nuestro grupo de investigación ahora avanza con el próximo desafío, usartodos los biopolímeros de madera, además de la celulosa.
Los resultados de la investigación se presentan esta semana en la conferencia Nuevos materiales de los árboles que tiene lugar en Estocolmo, Suecia, del 15 al 17 de junio.
Los miembros del equipo de investigación son Ida Henriksson, Cristina de la Pena, Karl Håkansson, Volodymyr Kuzmenko y Paul Gatenholm en la Universidad Tecnológica de Chalmers.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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