Chińska naukowczyni gości bada nad nowymi tworzywami sztucznymi opartymi na odnawialnych surowcach

Chińska profesor Dr. Xinyan Shi jest obecnie gościem na kampusie. (Zdjęcie: Sebastian Kamerling/Ce)

Chińska profesor Xinyan Shi z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Qingdao (QUST) jest obecnie gościem na Uniwersytecie Technicznym w Kaiserslautern (TUK). Na stanowisku ds. kompozytów badaczka zajmuje się drukiem 3D tworzyw sztucznych. Co jest szczególne: wykorzystuje się odnawialny surowiec celulozę, który ma poprawić właściwości drukowanych elementów. Shi jest na TUK w ramach projektu badawczego, który jest wspierany przez Niemiecki Service Wymiany Akademickiej (DAAD).

Za pomocą technik druku 3D można na przykład łatwo wyprodukować skomplikowane elementy z tworzyw sztucznych. Również zespół pod kierownictwem profesora Dr. Aloisa Schlarba na stanowisku ds. kompozytów pracuje z tą technologią. Wspólnie z profesor Shi badacze analizują na przykład, jak celuloza może być wykorzystywana w takich tworzywach sztucznych. To jest specjalizacja gościnnej naukowczyni i jej zespołu. Celuloza to długie łańcuchy cząsteczek cukru. Stanowi główny składnik ścian komórkowych roślin i powstaje na przykład podczas obróbki drewna.

Zespół badawczy z Kaiserslautern pracuje nad włączeniem do swoich tworzyw sztucznych tzw. nanokryształowej celulozy (CNC). Posiada ona szczególnie dobre właściwości mechaniczne, a także wysoką wytrzymałość i sztywność, co korzystnie wpływa na końcowy element drukowany. W tym procesie ważne jest, aby cząsteczki celulozy równomiernie rozprowadzały się w warstwach plastiku i dobrze się z nimi łączyły. Naukowcy opierają tę pracę na bio-tworzywie, czyli polimerizowanej kwasie mlekowym, zwanej PLA, która jest całkowicie biodegradowalna.

Celem projektu jest umożliwienie stosowania tzw. hybrydowych materiałów w druku 3D. Pod tym terminem specjaliści rozumieją połączenie różnych materiałów na różnych skalach, na przykład nanometrowych cząsteczek celulozy i innych dodatków w różnych rozmiarach. W ten sposób można na przykład wyposażyć materiały w różne właściwości, dostosowane do konkretnego zastosowania.

Takie materiały i technologia druku 3D są interesujące dla różnych dziedzin, na przykład dla przemysłu motoryzacyjnego czy medycznego.

Profesor Shi przebywa na stanowisku ds. kompozytów przez około cztery tygodnie. W ramach dwuletego projektu „Biomass-based intrinsic polymer hybrid composites manufactured by 3D printing” planowane są kolejne pobyty.