Istraživači su razvili 3D-štampani biomaterijal od deaktiviranog pekarskog kvasca, celuloznih vlakana, alginata i biljnih šećera koji se štampa pod pritiskom na sobnoj temperaturi i suši u lagane, stabilne elemente za enterijer. Najčvršće formulacije dostižu oko 2,7 MPa vlačne čvrstoće i 25,2% istegljivosti, dok prototipi (20×50 cm) propuštaju 5,6–31,6% svetla. Potrebna su dodatna ispitivanja trajnosti, otpornosti na vlagu, termičkih i akustičkih osobina, kao i procena alergijskog potencijala pre šire primene.
Biomaterijal Od Kvasca Štampan U 3D: Budućnost Tapeta, Zavesa I Decorative Ploča
Professor Malgorzata Zboinska of Chalmers stands next to displays of the new 3D-printed yeast-based material. | Credit: Chalmers/Henrik Sandsjö
Naučnici su razvili novi 3D-štampani biomaterijal zasnovan na deaktiviranom pekarskom kvascu koji može da postane lagani, stabilni element enterijera — od tapeta i zavjesa do pregradnih panela i difuzora svetla. Materijal se proizvodi pri sobnoj temperaturi, sušenjem hidrogel-formulacije koja sadrži kvasac, celulozna vlakna, alginat (gel iz algi), biljke šećere i vodu.
Kako je napravljen?
Istraživači prvo zagrejavaju kvasac kako bi deaktivirali ćelije i sprečili da produkt sadrži žive mikroorganizme. Deaktivirani kvasac se potom meša sa drvenom celulozom, alginatnim gelom, biljnim šećerima i vodom u homogeni hidrogel. Smesa se štampa pomoću pritisne (extrusion) 3D-štampe na sobnoj temperaturi, bez dodatnog grejanja ili potpornih struktura. Nakon štampe komadi se suše na vazduhu: isparavanjem vode gel se učvršćuje i prelazi u lagani, porozni čvrsti materijal.
The 3D-printed material has the tensile strength of a fruit leather. | Credit: Chalmers/Henrik Sandsjö
Ključne performanse
Najčvršće formulacije u studiji imale su prosečnu vlačnu čvrstoću oko 2,7 MPa i istegljivost do 25,2% pre loma — vrednosti koje se porede sa mekim filmovima hrane (npr. "fruit leather"). Prototipni paneli dimenzija 20 x 50 cm propustili su između 5,6% i 31,6% svetlosti, u zavisnosti od recepture i obrasca štampe, što omogućava kontrolu prozirnosti i difuzije svetla.
Malgorzata Zboinska, autorka iz Chalmers University of Technology: "Interes je proizašao iz nastojanja da se povežu kružni dizajn, održivi biomaterijali i digitalna izrada kako bismo dobili potpuno bio-baziran arhitektonski materijal od obnovljivih resursa."
Prednosti i ograničenja
Materijal je osmišljen da smanji zavisnost od fosilnih polimera u enterijerima i da omogući upotrebu obnovljivih i industrijskih nusproizvoda (npr. iz pivarske i poljoprivredne proizvodnje). Štampanje pri sobnoj temperaturi i sušenje bez dodatne energije čine proces manje energetski intenzivnim od mnogih konvencionalnih postupaka.
Thanks to 3D printing, the new material can have a series of different, custom made, designs. | Credit: Chalmers/Henrik Sandsjö
Međutim, rad je u ranoj fazi: istraživači još nisu testirali dugoročnu izdržljivost, ponašanje pri kontinuiranoj izloženosti vlagi, termalne i akustičke karakteristike, niti potencijalno alergijsko dejstvo deaktiviranog kvasca kod osetljivih osoba. Takođe su potrebna unapređenja preciznosti štampe, kontrola skupljanja i savijanja pri sušenju, i metode za skaliranje proizvodnje.
Timothy Long, nezavisni stručnjak: "Čak i ako su biomaterijali ekološki prihvatljiviji, neophodni su sistemi za pravilno prikupljanje, reciklažu i ponovnu upotrebu kako bi se realizovala njihova stvarna korist."
Ukratko, biomaterijal od kvasca predstavlja zanimljiv i održiv pristup za ne-noseće elemente enterijera, ali pre praktične primene potrebna su dodatna ispitivanja i razvoj industrijskih procedura za obradu, reciklažu i bezbedno odlaganje.
Pomozite nam da budemo bolji.
