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2025-04-05 10:38:00
テキサス大学ダラス大学の研究者は、化学と技術を融合して、多くの日常製品に見られるポリマーフォームよりも耐久性がありリサイクル可能な3Dプリントフォームを作成しました。 RSC Applied Polymersの3月1日の印刷版に掲載されている研究は、3Dプリントできる頑丈で軽量のフォームの作成に焦点を当てています。クレジット：テキサス大学ダラス大学
UTダラスの研究者は、動的化学を使用して耐久性があり、自己修復、よりリサイクル可能な3Dプリントフォームを作成し、持続可能な製造の新しい可能性を開きました。
シートクッションからマットレス、断熱材まで、フォームはどこにでもあります。たとえ常に気づかない場合でも。
現在、テキサス大学ダラス校の研究者は、化学と高度な製造を組み合わせて、従来のポリマーフォームよりも耐久性とリサイクル可能な新しいタイプの3Dプリントフォームを開発しています。
3月1日の印刷版に掲載された研究 RSC適用ポリマー、3Dプリントに適した強力でありながら軽量のフォームを作成することを目的とした王立化学協会のジャーナル。これは、大規模な製造で比較的未開拓のままである技術です。 UTダラスの博士課程の学生である共同主演の著者であるレベッカ・ジョンソンBS’20によると、この研究は、持続可能でカスタマイズ可能なフォーム生産の新しい可能性を開きます。
「これはおそらく私がこれまでに行った最長のプロジェクトです」と、5月に化学の博士号を取得する予定のジョンソンは言いました。 「最初から最後まで、それは2年以上でした。その多くは、3Dプリンターと互換性があるようにポリマーの製剤を正しくしようとしていました。」
3Dテクノロジーと互換性のある新しい材料を製造することは困難ですが、3D印刷プロセスにより、研究者は製造アプリケーションでカスタマイズできる複雑な形状を作成することができました。概念実証を示すために、彼らは風船犬の形で泡を生成しました。
衝撃と断熱のための革新的なフォーム
「プロジェクトの目標は、ポリマーフォームの製造という点で3D印刷のいくつかの制限に対処することでした」と、自然科学と数学の学校の化学および生化学の准教授であり、研究の対応する著者であるRon Smaldone博士は述べています。 「3D印刷可能なフォームの主な用途または関心の1つは、断熱と衝撃吸収です。」
より多くの研究と実験により、このタイプのフォームとプロセスは、オートバイやサッカーヘルメット、カーバンパー、アーマーなどのインパクトのある吸収アイテムに使用できると述べました。彼はまた、3D印刷により、細かい格子などのより複雑な構造を作成することで、材料の物理的な柔軟性を高め、アプリケーションの汎用性を高めることができると述べました。
著者は彼らの研究について議論します。クレジット：Royal Society of Chemistry
研究者はまた、多くの欠陥なしで一貫した最終製品に3Dプリントできる素材を作成する方法を検討しました。ほとんどの市販のフォームは熱硬化性です。つまり、成形中に化学反応を起こし、その構造を恒久的に固定し、再形成、溶かし、Dまたは溶解するのを防ぎます。その結果、ほとんどのポリマーフォームはリサイクルできず、最終的に埋め立て地になります、とスマルドンは言いました。
UTダラスの研究者は、動的共有化学と呼ばれる特別な可逆的結合を使用して、耐久性のあるフォームを開発しました。フォームは完全に溶かすことはできず、プラスチックのように再形成することはできませんが、これらの結合により、損傷したときに材料を修復することができ、より汎用性が高く長続きします。
より大きな持続可能性に向けて
「これをやろうとしているのは確かに私たちだけではありません」とスマウドネは言いました。 「ノベルティは、ダイナミックケミストリーを使用して非常に優れたフォーム素材を印刷することです。次の質問は、どのようにプロパティを調整し、この新しい種類の知識を使用してさまざまなニーズに合わせてどのように使用しますか？」
ジョンソンとその研究の他の共同リード作家である化学博士課程の学生アリエル・トルフリーBS’23は、この分野で同様の研究を研究した後、彼らのアイデアを開発しました。ジョンソンを指導者と称しているトルフリーは、フォームをよりリサイクルしやすくする方法を調べ、フォームの持続可能性の可能性を調査することにより、研究を拡大する予定です。
Tolfreeは、グループのテストオブジェクトの1つとしてフォームバルーン犬を作成することは自然な選択だと言いました。
「それはシンプルな形ですが、私たちの泡を完全に表しています」とトルフリーは言いました。 「バルーンは、新しいものに逆らって期待に逆らうまで普通に思えます。私たちの泡は同じです。最初は控えめですが、拡張して変換されると、驚くべきものになります。」
参照：「触媒のない動的共有化学によって有効にされる調整可能な拡張と機械的特性を備えた3D印刷可能なポリマーフォーム」レベッカM.ジョンソン、アリエルR.トルフリー、グスタボフェリシオペルシ、リンセイC.エアーズ、ニヤティアローラ、エマ、ron ron ami ganald hongnadne 2025年1月28日、 RSC適用ポリマー。
doi：10.1039/d4lp00374h
研究の追加のUTダラスの共著者は、機械工学博士課程の学生であるグスタボフェリシオペルシです。化学博士課程の学生Lyndsay Ayers BS’24およびNiyati Arora;化学シニアエマリウ。 Vijayalakshmi Ganesh BS’23;エリック・ジョンソン・スクール・オブ・エンジニアリング・アンド・コンピューター・サイエンスの機械工学の教授であり、ルイ・ビーチェル・ジュニアの議長であるホンビング・ルー博士。
この研究は、ウェルチ財団、国立科学財団（2323729、2219347）、およびエネルギー省（DE-NA0003962、DE-EEA0011016、DE-EE0010200）によって資金提供されました。
#科学者3Dプリントフォームはそれ自体を修理します