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国际动态 | 美国海军获得可生物降解的3D打印材料专利,可用于水下航行器制造
发布时间:2020.09.07    新闻来源:南极熊   浏览次数:

美国海军获得可生物降解的3D打印材料专利,可用于水下航行器制造

 

2020年9月4日,南极熊从外媒获悉,美国海军科学家获得了一项为期20年的专利,该专利是由一种可生物降解的海洋基础聚合物制成的3D打印材料,它会随着时间的推移而分解。

科学家团队认为,由于使用新的3D打印材料,无人或自主水下航行器(UUV)等水下设备可以实现生物降解。该材料的发明者,生物技术研发实验室的Josh Kogot、Ryan Kincer和April Hirsch在周二获得了这项专利。

专利中指出:"生产海洋生物可降解3D打印结构的需求尚未得到满足,对于这种结构,可以为特定的任务选择每个结构的降解速度,因此,本发明的主要目的是提供一种用于3D打印海洋生物可降解结构的组合物和方法,其降解速度可以控制。"


了解UUVs

美国海军使用UUV来容纳和部署海洋传感器和设备,用于测绘、观察、研究和考古探险等应用。

其中一些UUVs目前只为一次性使用而建造,或者被设计为在停止工作之前可以工作一定的时间。回收这些物体通常很昂贵,因此许多物体被遗弃在海底,这不是一个特别环保的处理方案。

新的3D打印材料可以帮助解决这个问题,使UUV在水下的处置更加安全,并抵消这些装置对海洋的一些环境影响。

美国海军对投资3D打印并不陌生,仅在2018年,美国海军研究办公室(ONR)就拨款260万美元用于引进金属增材制造部件;洛克希德-马丁公司与部队签订了一份价值580万美元的合同;到年底,海军航空系统司令部(NAVAIR)估计其舰队依靠使用1000个3D打印部件。

最近,海军增加了最新的金属3D打印机AML,这是一个EOS M290直接金属激光烧结(DMLS)系统,已用于制造便携式跑道垫和液压部件等产品。


材料明细

3D打印材料的组成是由可生物降解的基础聚合物和胶凝剂的比例组成,可预先选择以达到所需的降解速度。聚己内酯(PCL)、聚羟基烷酸酯(PHA)或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等聚合物的组合,可以与琼脂胶凝剂一起改变,使材料可以3D打印成任何尺寸或形状,并具有指定的降解性能。

通过增加琼脂胶凝剂的比例,该成分将为更大量的微生物和酶材料提供支持,从而加速相关UUV的降解过程。

科学家们在其中加入了生物材料,例如同一实验室在2018年发明的人工合成的哈鱼粘液,以促进载体结构的生物降解过程。微生物和酶可以以这些构成结构的可生物降解聚合物为食,以帮助这一过程。

根据该专利,材料的3D打印是在相对较低的温度下进行的,低于120摄氏度,以避免破坏用于该过程的生物材料内的微生物。

美国海军的3D打印海洋生物可降解材料分解图,图片来自美国专利

美国海军3D打印海洋生物可降解材料明细,图片来自美国专利

美国海军的3D打印海洋生物可降解材料分解图,图片来自美国专利

向企业发放许可证

Techlink公司正在向企业免费提供这种3D打印材料的许可服务,Brian Metzger说,他与巴拿马城的海军技术转让团队合作,帮助私营公司将其发明商业化。

Brian Metzger说:"你不仅可以将这种材料3D打印成几乎任何东西,而且精细控制它的降解速度真的很有用。这项技术有可能降低成本并有利于环境,它可以在所有类型的水下设备上有许多军事和商业应用。"

根据Metzger的说法,这种新材料可以用于各种应用,而不仅仅是UUV,商业化的第一步是授权专利。

 

 
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