Ученые имитировали ультраструктуру дерева для печати зеленых продуктов

Исследователи из Чалмерского технологического университета успешно напечатали на 3D-принтере изделия из деревянных чернил, имитирующих уникальную наноструктуру материала.

Методика может произвести революцию в сфере изготовления зеленых продуктов, сообщает eurekalert.org. Имитируя природную клеточную архитектуру дерева, ученые обеспечили уникальные свойства множеству товаров – от одежды и упаковки, до мебели и средств личной гигиены.

Результаты исследования представлены в Applied Materials.

Рост дерева контролируется его генетическим кодом, отвечающим за пористость, прочность и устойчивость к скручиванию. Распространенный строительный материал имеет ограничения при обработке. В отличие от металлов, древесину нельзя плавить или легко менять форму. Процессы, предусматривающие преобразование, вроде производства бумаги, разрушают ультраструктуру клеток. Новая технология позволяет вырастить древесину в форме, необходимой для конечного продукта, путем 3D-печати.

Сначала специалисты превратили сырье в наноцеллюлозный гель. В новом исследовании авторы интерпретировали генетический код древесины и оцифровали его, создав инструкции для 3D-принтера. Они позволяют точно контролировать расположение нановолокон целлюлозы, воссоздавая растительную ультраструктуру. Так производитель сохраняет все полезные свойства древесины.

«Это – прорыв, позволяющий преодолеть природные препятствия. Теперь продукцию из древесины можно быстро печатать. Металлы и пластик, традиционно используемые 3D-принтерами, заменит возобновляемый материал», — сказал профессор Пол Гатенхольм, руководивший проектом.

Дополнительным плюсом стало применение гемицеллюлозы, природного компонента растительных клеток. Она играет роль клея, укрепляя целлюлозу.

Группа Гатенхольма разработала прототип инновационной упаковочной концепции. Ученые напечатали сотовые структуры с камерами между стенками, в которые заключили твердые частицы. Целлюлоза препятствует движению кислорода, позволяя сохранять продукты питания или фармацевтические средства.

«Такое производство сэкономит время и ресурсы, снижая вредные выбросы, — объяснил специалист. – Представьте, что вы сможете наладить местную печать упаковки. Это – альтернатива современным индустриям, зависящим от пластика и генерирующего СО2 транспорта».

Авторы высоко оценивают потенциал технологии в разных сферах, включая космические миссии.