جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد تطور مادة حيوية للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام الخميرة في مارس

أخبار ar.wedoany.com، قام فريق البروفيسورة مالغورزاتا زبوينسكا من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا (Chalmers University of Technology) في السويد بتطوير مادة حيوية يمكن استخدامها في طباعة العناصر المعمارية ثلاثية الأبعاد، وذلك باستخدام خميرة الخبز المعطلة والسليلوز والطحالب والسكر النباتي والماء. نُشرت الدراسة ذات الصلة في 5 مارس في مجلة "حدود الأبحاث المعمارية" (Frontiers of Architectural Research).

تعتمد هذه المادة التجريبية على عجينة بلاستيكية قابلة للتشكيل، وتحتوي على خميرة معطلة وألياف سليلوز الخشب وألجينات الصوديوم المستخلصة من الطحالب والسكر النباتي والماء. يشكل الخليط هلاماً مائياً متجانساً يحافظ على شكله أثناء عملية التصنيع الرقمية. قام الباحثون أولاً بتسخين الخميرة لتعطيلها، مما يضمن عدم وجود خلايا حية في المنتج النهائي. تتم عملية الطباعة في درجة حرارة الغرفة باستخدام الضغط، دون الحاجة إلى تسخين عالي الاستهلاك للطاقة أو هياكل دعم إضافية. بعد الطباعة، تجف الأجزاء بشكل طبيعي، ويؤدي تبخر الماء إلى تصلب الهلام وتحوله إلى مادة صلبة خفيفة الوزن ومستقرة.

يبلغ حجم النموذج الأولي المطبوع 20×50 سنتيمتراً. وتبعاً لاختلاف التركيبة ونمط الطباعة، تسمح هذه الأجزاء بمرور ما بين 5.6% و31.6% من الضوء. نجح فريق البحث في تغيير لون المادة وملمسها ومساميتها وشفافيتها الجزئية. بلغ متوسط قوة الشد لأقوى الأجزاء 2.7 ميغاباسكال، ووصل استطالتها قبل الكسر إلى 25.2%. وأشار فريق البحث إلى أن الهدف من أداء هذه المادة ليس استبدال المواد الإنشائية مثل الصلب والخرسانة، بل استبدال المنتجات الداخلية المشتقة من الوقود الأحفوري أو التي يصعب إعادة تدويرها. تشمل الاستخدامات المحتملة ألواح الجدران، والفواصل، وشاشات التحكم في الإضاءة، وورق الجدران، والستائر، والبلاط الاصطناعي، والألواح البلاستيكية المخصصة للديكور.

تشير الدراسة إلى أن خلايا الخميرة عندما تكون سليمة تعمل كمواد مالئة وتزيد من الحجم؛ وعند تعطيلها تطلق مكوناتها الداخلية، مما يساعد على ربط الخليط. تسمح هذه الخاصية بتغيير الأداء من خلال تعديلات بسيطة في التركيبة. لم تصبح هذه المادة الحيوية جاهزة بعد للتطبيق العملي، حيث لم يختبر الفريق متانتها أو تفاعلها طويل الأمد مع الرطوبة أو سلوكها الحراري أو أدائها الصوتي أو تأثيرها على الأشخاص الذين يعانون من حساسية الخميرة. بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة لتحسين دقة الطباعة، وتوسيع نطاق طرق الإنتاج، ومعالجة مشاكل الانحناء والانكماش أثناء تجفيف الأجزاء.

أشار تيموثي لونغ، الأستاذ ومدير مركز التصميم الحيوي للمواد الجزيئية الكبيرة المستدامة والتصنيع (Center for Biodesign for Sustainable Macromolecular Materials and Manufacturing) في جامعة ولاية أريزونا (Arizona State University)، إلى أن المواد الحيوية تُعتبر عموماً أكثر أماناً عند التخلص منها، لكن تقليل النفايات لا يزال يعتمد على بروتوكولات الجمع وإعادة التدوير وإعادة الاستخدام. وأضاف أن تحلل المواد الحيوية قد يكون أكثر أماناً من تحلل المواد غير القابلة للتحلل البيولوجي.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com