导读：由于使用传统聚合物所产生的严重环境问题，人们对可生物降解聚合物的兴趣日益浓厚，这促使工业界和学术研究人员不断开发创新、更可持续的聚合物材料。2024年6月10日，来自意大利都灵理工大学的研究人员利用农业废弃物填料通过选择性激光烧结 (SLS) 技术成功开发出可生物降解的 PBAT 基复合材料。该工艺利用玉米副产品和葡萄酒生产残渣作为 PBAT 基质中的生物填料。 相关研究以题为“3D printing of PBAT-basedcomposites filled with agro-wastes via selective laser sintering/通过选择性激光烧结填充农业废弃物的 PBAT 基复合材料的 3D 打印”的论文被发表在《European Polymer Journal》期刊上。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2024.113197
△打印出来的各种 PBAT 基复合材料。（图片来源：都灵理工大学）
在这项研究中，将来自农业废弃物的生物填料与 PBAT 等可生物降解基质结合使用的优势与增材制造 (AM) 的优势相结合。具体来说，本研究的创新之处是首次制备完全可生物降解的 PBAT基复合粉末，用于通过选择性激光烧结 (SLS) 打印具有复杂几何形状的块状样品。
SLS 被认为是聚合物加工领域较有前景的一项增材制造技术，因为它可以保证获得高几何精度和表面质量的零件，并实现具有良好复杂性和灵活性的零件，而无需支撑结构或后处理。
PBAT 基质复合粉末是通过将乳液溶剂工艺获得的球形颗粒与来自食品农业废弃物的两种不同生物填料混合而制备的：玉米副产品和来自葡萄酒生产的填料。
△用于生物基复合材料制备的纯PBAT粉末（a）、玉米废料GTF（b）和葡萄酒废料WPL-DH（c）的形态。
研究人员首先采用乳液溶剂工艺制备 PBAT 基复合粉末，获得适用于 SLS 的球形颗粒。复合材料在打印时表现出良好的尺寸精度和结构复杂性。采用 TGA、DSC、SEM 和 DMA 等表征方法评估复合材料的热性能、形态性能和机械性能。
将生物填料引入 PBAT 可降低材料成本并保持生物降解性。生物基复合材料的结构复杂性增加，并且易于加工，尺寸定义和孔隙率良好。
这项研究证明了在可生物降解聚合物中使用农业废弃物填料进行增材制造的潜力。这种方法提供了一种经济高效且可持续的传统聚合物材料替代品。这项研究可能在生物医学应用中特别有益。