الیزابت مونتالبانو | 17 اوت 2021 Adobe Stock
محققان جوهرهای رنگی و مبتنی بر جلبک را برای چاپ سه بعدی به نام ArtSea Ink توسعه داده‌اند که به هنرمندان جایگزینی زیستی، برای طراحی خلاقانه و آثار هنری می‌دهد.
تیمی از دانشمندان در آزمایشگاه ملی شمال غربی بخش انرژی (PNNL) جوهر متشکل از رنگدانه‌های میکا در آلژینات، قندی از جلبک دریایی که یک ژل پایدار و بدون گرما را تشکیل می‌دهد، تولید کردند. در حالی که جوهر در طول زمان در حالت پایدار خود باقی نمی‌ماند، به سرعت تجزیه می‌شود تا جسم به دست آمده هیچ‌گونه ضایعات مضر ایجاد نکند.
محققان پودرهای میکا را در محلول‌های آلژینات پراکنده کردند تا جوهرهای پر جنب و جوش برای چاپ سه بعدی ایجاد کنند. با درک اینکه هنرمندان در حال تکامل رسانه‌های سه بعدی به عنوان وسیله‌ای جدید برای ایجاد ترکیبات هستند، تیم تحت رهبری آن آرنولد، محقق PNNL، قصد داشتند جایگزینی برای جوهرهای پلیمری که معمولاً استفاده می‌شوند و گرمای زیاد ایجاد کنند. به گفته محققان، لازم است آن‌ها را به شکل نهایی تبدیل کنند. آن‌ها همچنین جوهری می‌خواستند که در رنگ‌های مختلف چاپ شود.
محققان در مقاله‌ای در مورد کار خود که در مجله ACS Omega منتشر شده است، نوشتند: «توسعه و تمرکز بر استفاده از چاپ سه بعدی برای هنرها عمدتا بر اساس استفاده از مواد اولیه مصنوعی، مشتق از پتروشیمی، پلیمر (به عنوان مثال، ترموپلاستیک) است. این مواد اولیه ترموپلاستیک اغلب نیاز به پردازش با گرما یا نور ماوراء بنفش دارند و بنابراین، برای کار نیاز به سخت افزار مخصوص چاپ دارند. در مقابل، پلیمرهای مشتق شده بیولوژیکی مانند کربوهیدرات‌ها برای ایجاد پیوندهای زیستی – ماتریس‌های هیدروژن قابل چاپ سه بعدی – اغلب نیازی به گرم کردن مواد ندارند.»
در حالی که استفاده از پیوندهای زیستی و پلیمرهای مشتق شده از نظر بیولوژیکی، به طور کلی، برای این امر گسترده است، توجه کمی به استفاده از این مواد به عنوان رسانه‌های هنری قابل چاپ سه بعدی توجه شده است.
یافتن فرمول
محققان قبلاً با صمغ زانتان، یکی دیگر از پلیمرهای مشتق شده از نظر بیولوژیکی که به عنوان چسبنده و ضخیم‌کننده در رنگ‌های امولسیون اکریلیک مورد استفاده قرار می‌گرفت و اسید آلژنیک، یک ماده زیستی ارزان و پرکاربرد برای چاپ سه بعدی، آشنا بودند.
آلژینات یک کوپلیمر پلی ساکاریدی با وزن مولکولی بالا است که مانند زانتان در صورت هیدراته شدن به یک صمغ شده و در صورت اتصال متقاطع با کاتیون‌ها مانند [کلسیم بی بند] تبدیل می‌شود.»
با الهام از شباهت خواص فیزیک وشیمیایی صمغ آلژینات و زانتان و دانش روزافزون آلژینات به عنوان ماده زیستی چاپ سه بعدی، محققان تصور کردند که آلژینات می‌تواند به عنوان یک چسبنده رنگ یا یک محیط اتصال دهنده عمل کند و به عنوان یک ماده جدید مورد استفاده قرار گیرد.
با این حال، یک نکته در مورد آلژینات این است که تقریباً بی‌رنگ است. برای به دست آوردن رنگ مورد نیاز برای بهینه سازی جوهر برای تولید اثر هنری، تیم پودر میکا را به آلژینات اضافه کردند تا جوهر آن‌ها ایجاد شود، که می‌تواند در ترکیبات دو بعدی و سه بعدی استفاده شود.
آن‌ها گفتند برای توسعه جوهر، محلول آلژینات 8 درصد در آب تهیه کردند و یکی از هشت رنگ مختلف رنگدانه‌های میکا را اضافه کردند که به طور کامل در محلول‌ها پراکنده شده و رنگ‌های زنده ایجاد می‌کند. آن‌ها همچنین دریافتند که می‌توانند قوام محیط را با افزودن کم و بیش پیوند عرضی کلرید کلسیم کنترل کنند.
گروه تحقیقاتی با چاپ سه بعدی دو نمونه از یک اثر هنری، یک پیوند زیستی جدید را که به آن‌ها ArtSea Ink می‌گویند، نشان دادند-یکی نمایشی دو بعدی از یک کرم شب تاب، با افزودنی درخشان در تاریکی که شکم آن را به تصویر می‌کشد و دیگری سه بعدی بود. https://www.designnews.com
