Исследователи из Чжэцзянского университета сделали захватывающее открытие, которое может значительно повысить экологичность смол. В статье для журнала Science «Круговая 3D-печать высокопроизводительных фотополимеров с использованием диссоциативного сетевого дизайна» они объяснили, как обратить вспять реакцию фото-щелчка. Это может в последующих циклах обеспечить ту же эффективность повторно используемой смолы снова и снова.

Исследовательская группа пришла к своим результатам в результате совершенно неожиданной реакции двух реагентов. Тиоловый реагент был добавлен к альдегидам, и реакция прошла на свету и без нагревания, чего обычно не происходит. Затем команда создала дитиоацетальные связи, которые можно было ассоциировать и диссоциировать, что в итоге позволило разделить компонент на исходные компоненты.

Соавтор статьи Сье Тао из Колледжа химической и биологической инженерии заявил, что если бы материалы для 3D-печати можно было перерабатывать «бесконечно», это позволило бы сократить отходы и затраты, что было бы «выигрышем для обеих сторон — и для промышленности, и для окружающей среды».

«Это как разбирать Lego. Распечатанный объект можно восстановить на молекулярном уровне и перепечатывать снова и снова», — пояснил он.

«Наши исследования успешно преодолели давний компромисс между механическими характеристиками и возможностью вторичной переработки в замкнутом цикле фотоотверждаемых материалов для 3D-печати на молекулярном уровне. Создав светочувствительную динамическую дитиоацетальную химическую систему, мы предлагаем новую стратегию молекулярного дизайна, предоставляющую ценные знания для развития технологий устойчивого производства».

Аналогичная работа в области химии тиол-альдегидов в Университете Аньхоя показала обратимость процесса. Сейчас эта группа занимается созданием новых гибких, жёстких и кристаллических материалов, которые работают аналогично с теми же химическими свойствами. Потенциально это фундаментальный прорыв в материаловедении и аддитивном производстве. Имея один класс перерабатываемых материалов, мы могли бы легко перерабатывать все подложки и опечатки. В то же время старые детали, возможно, можно было бы перерабатывать и превращать в новые очень простым способом. Это могло бы сделать 3D-печать, особенно полимеризацию в ванне, гораздо более экологичной. В то же время это могло бы существенно снизить затраты для операторов. Переработка всех ваших отходов и подложек могла бы сделать всё гораздо эффективнее. И, заглядывая дальше, если мы сможем обратить эти реакции вспять, сможем ли мы делать это локально? Тогда, возможно, мы сможем создавать цифровые подложки, которые можно будет восстановить после изготовления детали? Сможем ли мы таким образом устранить неточности поверхности?

Но мы пока не знаем себестоимости этой химии и того, можно ли производить её в привлекательных объёмах и по привлекательным ценам. Какое оборудование вам понадобится для этого и насколько это будет безопасно? Сможем ли мы использовать существующие 3D-принтеры достаточно хорошо, чтобы производить эти вещи? Это значительно улучшит процесс внедрения. Но новые машины, процедуры, этапы постобработки или инвестиции увеличат время всего этого. В то же время, химия тиолальдегида, с которой они здесь играют, потенциально опасна. Какие газы или другие вредные материалы выделяются в ходе этой реакции, и как её можно сделать безопасной? Заболевания лёгких и рак могут быть вызваны альдегидтиоловой химией в потоке, поскольку и тиолы, и альдегиды являются раздражителями кожи, глаз и дыхательных путей. Тиолы также очень вонючие, и я не уверен, будут ли вонять детали или процесс тоже.

Идея превосходна, и это звучит как чрезвычайно полезная технология для всех нас. Но будет ли она действительно работать в полевых условиях? Насколько она будет опасна? И в чём она будет опасна? Мы также не знаем затрат на внедрение этого или стоимости этих материалов. Однако как видение это совершенно убедительно. Возможно, это будет не эта химия, но кто-то где-то ещё вдохновится на разработку чего-то похожего. Обратимый щелчок или другая диссоциативная химия в целом открывает большие перспективы. В частности, для аддитивных технологий это может обещать методы, которые могут сэкономить время и деньги. Также могут возникнуть совершенно новые подходы к управлению материалами. Или можно найти способ очень химической 3D-печати с использованием этой технологии или чего-то подобного.