Forscher aus Kalifornien und Südkorea haben einen neuartigen, recycelbaren Werkstoff für den 3D-Druck entwickelt, der wasserlöslich ist. Das Polymer, bekannt als PNIPAM (Poly(N-isopropylacrylamid)), wurde ursprünglich in den 1950er Jahren synthetisiert und findet bereits in verschiedenen Bereichen wie der Biosensorik und der kontrollierten Arzneimittelabgabe Anwendung. Nun haben Wissenschaftler der University of California, San Diego, und der Hanyang University in Südkorea herausgefunden, dass PNIPAM auch als recycelbare Tinte für den 3D-Druck eingesetzt werden kann. Berichtet haben die Wissenschaftler darüber in einem Bericht mit dem Titel „Sustainable 3D printing by reversible salting-out effects with aqueous salt solutions“ auf nature.com.
Neue Anwendungen für 3D-Drucker durch PNIPAM
Das Besondere an PNIPAM ist seine Eigenschaft, sich in einer Salzlösung nahezu sofort zu verfestigen, ohne dass Hitze, Licht oder giftige Lösungsmittel erforderlich sind. Dieser Vorgang, auch als „Salz-Aussalzeffekt“ bekannt, ermöglicht es, 3D-gedruckte Strukturen aus PNIPAM in Wasser aufzulösen und das Material anschließend wiederzuverwenden. Diese Entdeckung könnte neue nachhaltige Anwendungen in der Elektronik und bei bio-medizinischen Systemen ermöglichen.
Eine der Herausforderungen bei der Verwendung von PNIPAM war seine Wasserlöslichkeit und Temperaturempfindlichkeit, die seine Anwendungsgebiete einschränken könnte. Doch durch die Kombination mit anderen Materialien, wie beispielsweise Kohlenstoffnanoröhren, konnten die Forscher die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Polymers verbessern. Dies führte zur Entwicklung eines elektrisch leitfähigen Schaltkreises, der eine LED-Lampe mit Strom versorgen konnte. Nach dem Test konnte der Schaltkreis wieder aufgelöst und das Material zurückgewonnen werden.
Zukunftsperspektiven für recycelbare Elektronik
Die Fähigkeit, Wasserlöslichkeit mit funktionellen Eigenschaften zu kombinieren, eröffnet spannende Perspektiven für die zukünftige Nutzung von PNIPAM im Bereich der recycelbaren Elektronik. Besonders im Hinblick auf die Reduzierung von Elektronikschrott und die Entwicklung nachhaltigerer Technologien könnte diese Forschung von großer Bedeutung sein. Zukünftig könnten Hersteller von Elektronikgeräten vermehrt auf PNIPAM-basierte Schaltkreise setzen.
Diese Entdeckung zeigt, wie 3D-Druck weiterhin eine zentrale Rolle bei der Entwicklung neuer, umweltfreundlicher Technologien spielen kann.
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