Ученые ТПУ создали мембраны из отходов 3D-печати

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами предложили метод переработки отходов 3D-печати из конструкционного полимера полиэфиркетонкетона (ПЭКК, PEKK) в мембраны. Высокая химическая стойкость и биосовместимость делают такие мембраны перспективными в химической промышленности и фильтрующих технологиях, а также в биомедицинских приложениях, сообщает пресс-служба вуза.

Полиэфиркетонкетон) — высокоэффективный полимер, обладающий близкими к металлам прочностными характеристиками, высокой температурой плавления и химической стабильностью. Благодаря этим свойствам PEEK активно используют в производстве деталей машин, имплантатов и конструкций тканевой инженерии. Также эта группа полимеров очень перспективна для применения в нанофильтрации. С другой стороны, эти же характеристики — высокая термическая и химическая стабильность — обуславливают сложность переработки отходов 3D-печати полиэфирэфиркетоном.

«Переработка отходов 3D-печати в полезное сырье и продукты — очень популярное и перспективное направление. Однако, как нам известно, ПЭКК в подобных проектах и исследованиях ранее не использовался. Мы предложили изготавливать из отходов ПЭКК полимерные мембраны методом электроформования. Подобные мембраны широко применяются в таких областях, как биомедицинская инженерия, технологии фильтрации, мягкая робототехника, биосенсоры», — рассказал руководитель проекта, научный сотрудник Центра аддитивных технологий общего доступа ТПУ Семен Горенинский.

По словам ученых, на сегодняшний день информация об оптимальных режимах электроформования для изготовления мембран из ПЭКК ограничена.

«В рамках нашего исследования изучено влияние параметров электроформования, например приложенного напряжения, скорости потока прядильного раствора, концентрации полимера в прядильном растворе, на свойства ПЭКК-мембран. Кроме того, нами подобраны режимы формования, позволяющие получать мембраны без дефектов. Для изготовления прядильных растворов использовались отходы 3D-печати из ПЭКК. Нами исследовано влияние параметров процесса на морфологические характеристики (диаметр волокон, пористость), кристаллическую структуру и химический состав мембран», — пояснил Семен Горенинский.

Перечисленные параметры научная команда исследовала методами оптической и электронной микроскопии, инфракрасной спектроскопии, рентгеновской дифракции и интрузии жидкости. Также изучены три важных характеристики сформированных мембран — химическая стабильность, прочность на разрыв и биосовместимость.

«Проведенные исследования показали, что полученные нами мембраны из отходов 3D-печати ПЭКК-пластиком являются биосовместимыми и химически стабильными в агрессивных кислотных и щелочных условиях. Кроме того, механические свойства мембран делают их конкурентоспособными с прочими материалами, используемыми для фильтрации. Таким образом, изготовление ПЭКК-мембран методом электроформования является эффективным методом переработки отходов 3D-печати в материалы, обладающие высоким потенциалом для применения в промышленных и биомедицинских приложениях. Полученные результаты станут основой для дальнейших исследований по изготовлению ПЭКК-мембран с заданными характеристиками», — рассказал Семен Горенинский.

Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российского научного фонда с участием сотрудников Центра аддитивных технологий общего доступа ТПУ, Научно-образовательного центра имени Вейнберга Инженерной школы ядерных технологий ТПУ, Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, Института биоорганической химии имени академиков Шемякина и Овчинникова, Сеченовского университета и Института оптики атмосферы имени Зуева.

Результаты исследования опубликованы в журнале Polymer.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru