新型可降解传感器和机器人的3D打印材料

新型可降解传感器和机器人的3D打印材料

2020-10-13 17:16:06 7

诸如自动驾驶或无人驾驶水下航行器(UUV)之类的设备可以帮助研究人员更深入地了解他们无法轻松穿越的海底环境。UUV用于多种应用,例如制图,观测和研究以及考古探险,但是一旦完成任务,该设备会发生什么变化?

这些部署海洋传感器的UUV解决方案中,有些仅在停止工作之前会持续一定的时间,或者仅用于一次性使用。结果,不幸的是,由于取回会变得非常昂贵,它们经常被遗弃在海底。显然,这不是我们星球上的最佳解决方案,但美国海军科学家正在努力解决这一问题。

乔什·科格(Josh Kogot),瑞安·金瑟(Ryan Kincer)和艾普尔·赫希(April Hirsch)在佛罗里达州海军水面作战中心巴拿马城的生物技术研究与开发实验室工作,并发明了一种可用于使水下设备可生物降解的新材料。该团队刚刚宣布,他们已经获得了这种新型3D打印材料的20年专利,该材料由可海洋生物降解的基础聚合物制成,随着时间的流逝会分解,从而使UUV更安全地处置水下。

3D打印机

说明了用于产生海洋生物可降解结构的示例性3D打印方法,该结构在海洋环境中具有选定的降解速率。专利说明书指出:“在组合物中使用较大比例的胶凝剂可获得更快的结构降解速度。该组合物还可包含生物材料以进一步促进或控制结构的生物降解,以及其他添加剂,例如微生物营养或固化剂。该材料的3-D打印在相对较低的温度下进行,以避免损坏生物材料。”

这听起来像是PHAbulous细丝,据说可以用来制作3D打印品,并在两个月内在您的后院进行生物降解。

为了制作这种3D可打印材料,团队调整了聚合物的组合,例如聚丁二酸丁二酸酯(PBS),聚己内酯(PCL)和聚羟基链烷酸酯(PHA),并向混合物中添加了胶凝剂(通常是不可消化的多糖琼脂)。这意味着,从专利材料中打印出来的物体和结构(例如传感器和UUV)可以“达到所需的降解率”。就像由可生物降解材料制成的3D打印植入物会随着时间的推移在人体中分解一样,这种新材料在安全降解之前会持续一定的时间。

3D打印机

3D打印机

3D打印机

(上:示出了使用本发明的海洋生物可降解材料通过3D打印构造的示例性运载工具。)

专利继续说:“目前尚无已知的方法来设计和生产这些结构,以便可以控制其降解速度。迫切需要生产可生物降解的3D海洋可打印结构,为此可以为特定任务选择每种结构的降解速率。”

此外,研究人员还在设计中使用了生物材料,例如同一实验室发明的合成synthetic鱼泥,为微生物或酶提供食物。这就是构成载体载体结构的可生物降解的聚合物随时间降解的方式。

“将这些生物材料掺入组合物中时,挤出会在相对较低的温度下进行,以避免损害微生物或其他生物,”该专利继续说道。“在另一个实施方案中,组合物中可以包含其他添加剂,例如支持微生物生长和活性的营养物质,用于微生物生长选择或生长威慑的抗生素或某些固化剂。”

3D打印机

合成ha鱼泥(图片由美国海军提供)

国防部的国家技术合作伙伴关系中介TechLink为这项新的可生物降解3D打印材料技术提供免费许可服务。

“不仅可以将这种材料3D打印到几乎任何东西上,而且很好地控制其降解速度非常有用。这种技术有可能削减成本并有益于环境,它可能在各种水下设备上有许多军事和商业应用,” TechLink的高级技术经理Brian Metzger解释说,他与巴拿马城的海军技术转让团队一起协助私人公司将这些海军发明商业化。

Metzger说,这种新的可生物降解材料的潜在应用超出了UUV的限制-天空是无限的,但是该专利需要获得许可才能进行商业化。


文章来源于网络------

标签: 3D打印材料
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