En farverig, bæredygtig løsning til 3D -print

Forskere ved Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) har udviklet tangbaserede blæk og materialer til udvikling af farverige 2D- og 3D-former og modeller.

Innovationen kaldes ArtSea blæk og materialer. Sættet med levende blæk-tænk på en futuristisk opgradering fra yesteryears otte-pakning med Crayola-farveblyanter-blev udviklet ved hjælp af tangløsninger forstærket med pigmenter, der giver det en skinnende finish. ArtSea blæk og materialer kræver ikke høj varme eller uholdbare fossile brændstofbelastede plastmaterialer for at producere giftfri, holdbare strukturer.

Fra biodetektion til kunst og uddannelse ... og videre

Rødderne til ArtSea blæk og materialer begyndte med biodetektion i tankerne - specifikt hurtig opdagelse og karakterisering af biologiske trusler - ved hjælp af en kombination af styrker i 3D -print, materialedesign, vævsteknik, og værtsrespons.

"Vi har matchet denne ekspertise med begrebet 3D -print, så vi kunne, for eksempel, udvikle et nyt 3D -printet humant vævsarray for at undersøge, hvordan skadelige mikrobielle patogener kan påvirke vævet, "sagde Anne Arnold, forskeren, der ledede udviklingen af ​​ArtSea blæk og materialer. Et eksempel på et sådant patogen er Bacillus anthracis, årsagen til miltbrand og influenza.

Ud over biodetektion, teamet opdagede hurtigt, at ArtSea blæk og materialer kunne bruges til en bredere vifte af formål, såsom at skabe kunst, levere modeller for videnskab, teknologi, teknik og matematik brug, eller udvikle 3D -trykte medicinske modeller.

"Vi har opdaget, at det er en meget alsidig innovation, der rækker ud over biodetektion, "sagde Sara Hunt, PNNL kommercialiseringschef. "Teknologien kan udvides til større medicinske virksomheder, skoler, selv "DIYerne", der nyder at lave deres egne kreationer. "

ArtSea blæk og materialer, udviklet ved hjælp af et PNNL internt finansieringsprogram, der er designet til at fremme innovation og kreativitet, blev for nylig omtalt i Natur efter fund blev offentliggjort i tidsskriftet ACS Omega .

Alginat og glimmer - den hemmelige sauce

ArtSea blæk og materialer omtales som "bioinks", fordi de er fremstillet af alginat, en lav pris, til at få fat på overalt, og giftfrit natriumsalt ekstraheret fra brun tang. Materialet danner en stabil gel uden behov for overdreven varme.

For at oprette bioinket, forskerne tilfører pigmenterne, kaldet glimmerfarvestoffer, ind i algeekstraktet - giver levende farver.

Kombinationen af ​​alger/glimmer opløses i vand og kombineres derefter med en opløsning af calciumchlorid. De positivt ladede calciumioner smelter sammen med negativt ladede portioner af forskellige polymertråde, danner et tyktflydende tunbart "tyggegummi", der giver en balance mellem stivhed og bearbejdelighed til at danne stabile 3D -strukturer.

Opløsningen ekstruderes derefter fra en sprøjtelignende applikator for at danne farverige, fint detaljerede 2D- og 3D -strukturer. Det eliminerer behovet for kompleks software eller hardware vedligeholdelse af en 3D -printer.

Bioinkene kan også formuleres til enhver farve, herunder metalliske og perlemorsfarvede farver, samt glød-i-mørke blæk. ArtSea blæk og materialer kan bruges til at oprette repræsentationer af biologiske materialer og modeller samt inkorporere pattedyrs- og bakterieceller i bioink. Resultaterne, for eksempel, kunne tilvejebringe strukturer, der belyser lanterne i en ildflues maveregion for at studere den interne funktionsmåde for denne art eller skildre forskellige regioner i en menneskelig hjerne til anatomi i lektioner i gymnasiet.