科學家研究用納米纖維素提升3D打印材料強度
近日，美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）和American Process公司宣布，雙方已簽署了一項聯合協議，旨在使用納米纖維素來提升3D打印塑料樹脂的強度。所謂的納米纖維素，是一種新興的高性能、生物衍生納米材料，主要從樹木中萃取獲得。 一直以來，3D打印技術都受到可用的原材料種類有限的制約。傳統上使用熱塑性樹脂3D打印出來的部件不足提供足夠的機械強度，不適合用于需要承受載荷的應用。ORNL和American Process這次聯手開發的目的是希望找到一種3D打印材料，這種材料可以為汽車和模具制造等行業制造出具有承重能力的3D打印部件，而且要求這種部件的強度類似于鋁質金屬部件，同時制造成本也與傳統材料相當。
目前，為了達到類似的目的，有人已經開始將碳纖維作為3D打印樹脂的增強材料，但是由于其成本高、依賴石油的特點導致ORNL的研究者希望能夠找到更為經濟的增強劑替代品，比如納米纖維素。
American Process公司從樹上提取的亞顯微纖維素，被稱為納米纖維素
納米纖維素是一種2013年才問世的木質纖維衍生材料。它強度高、重量輕、可再生，可用于制造高強度的耐用零部件。
“納米纖維素可以以一種環保和具有市場競爭力的方式增強塑料的性能。”American Process公司CEO Theodora Retsina說。“碳纖維非常強、重量輕，但生產成本昂貴，只能用于最高端的應用，比如航空航天和豪華車等。納米纖維素的強度等同于碳纖維而重量更低。而隨著我們的制造技術突破，納米纖維素還會比碳纖維更具成本競爭力。我們沒有發明納米碳纖維速，我們只是讓它更便宜，在高溫下具有熱穩定性，并賦予它與疏水性聚合物融合的特性——從而創造市場應用并為商業化生產打開道路。”
American Process在喬治亞州Thomaston成立了一家準商用的BioPlus™工廠，并從2015年4月份開始制造BioPlus™納米纖維素產品。今后，這家工廠生產出來的植物材料將被ORNL用在他們的巨型“大面積增材制造”（BAAM）3D打印機上以打印大型部件。這臺BAAM是由Cincinnati公司開發制造的，去年曾被用于3D打印全尺寸跑車Strati。它的最大3D打印尺寸可以達到20英尺×8英尺×6英尺。
該納米纖維素材料可能會成為碳纖維的一種經濟性替代品以幫助3D打印具有較大承載能力的零部件。
ORNL的這項研究得到了美國能源部先進制造辦公室的支持。“我們很高興能有機會與American Process合作開發納米纖維素增強聚合物，從而為增材制造增加一種新的生物衍生結構材料。”ONRL高級生產項目和生產示范設施總監Craig Blue。
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