研究者はSLS技術を使用して生分解性PBATベースの複合材料を作成

研究者はSLS技術を使用して生分解性PBATベースの複合材料を作成
はじめに: 従来のポリマーの使用によって引き起こされる深刻な環境問題により、生分解性ポリマーへの関心が高まっており、産業界と学術界の研究者は革新的でより持続可能なポリマー材料を継続的に開発するよう促されています。
2024年6月10日、アンタークティックベアは、イタリアのトリノ工科大学の研究者が選択的レーザー焼結(SLS)技術を通じて、農業廃棄物充填剤を使用した生分解性PBATベースの複合材料の開発に成功したことを知りました。このプロセスでは、トウモロコシの副産物とワイン製造の残留物を PBAT マトリックスのバイオフィラーとして利用します。
関連研究は、「選択的レーザー焼結による農業廃棄物を充填した PBAT ベースの複合材料の 3D 印刷」と題する論文として、European Polymer Journal 誌に掲載されました。

論文リンク: https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2024.113197
PBAT系複合材料各種を印刷しました。 (画像提供:トリノ工科大学)
この研究では、農業廃棄物からのバイオフィラーを PBAT などの生分解性マトリックスと組み合わせて使用​​することによる利点と、付加製造 (AM) の利点を組み合わせています。具体的には、この研究の革新性は、選択的レーザー焼結 (SLS) によって複雑な形状のバルクサンプルを印刷するための、完全に生分解性の PBAT ベースの複合粉末を初めて調製したことです。
SLS は、高い幾何学的精度と表面品質を備えた部品を保証し、サポート構造や後処理を必要とせずに複雑性と柔軟性に優れた部品を実現できるため、ポリマー処理の分野で最も有望な付加製造技術の 1 つと考えられています。
PBAT マトリックス複合粉末は、エマルジョン溶媒プロセスで得られた球状粒子と、トウモロコシ副産物とワイン製造からの充填剤という、食品農業廃棄物からの 2 種類のバイオ充填剤を混合することによって製造されました。
△バイオベース複合材料の製造に使用される純粋なPBAT粉末(a)、トウモロコシ廃棄物GTF(b)、およびワイン廃棄物WPL-DH(c)の形態。
研究者らはまず、エマルジョン溶媒プロセスを使用して PBAT ベースの複合粉末を調製し、SLS に適した球状粒子を得ました。複合材料は、印刷時に優れた寸法精度と構造の複雑さを示します。 TGA、DSC、SEM、DMA などの特性評価方法を使用して、複合材料の熱的、形態的、機械的特性を評価しました。
PBAT にバイオフィラーを導入すると、材料コストを削減し、生分解性を維持できます。バイオベースの複合材料は構造が複雑になっており、寸法定義と多孔性が良好で加工が容易です。
この研究は、付加製造用の生分解性ポリマーに農業廃棄物充填剤を使用する可能性を実証しています。このアプローチは、従来のポリマー材料に代わる、費用対効果が高く持続可能な代替手段を提供します。この研究は、生物医学的応用において特に有益となる可能性があります。

複合材料

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