Studio di strutture composite in argento e polimero stampato in 3D

Studio esamina le nanoparticelle d’argento come aggiunta anti-microbica ai filamenti di stampa 3D per l’industria alimentare

In una tesi dal titolo ” Studio di strutture composite in argento e polimero stampato in 3D “, la studentessa dell’Università di New Orleans , Cynthiya Shrestha, discute di un materiale che è stato raramente studiato nella stampa 3D: polimeri con nanoparticelle di argento incorporate in essi. Questi materiali sono potenzialmente molto utili a causa delle loro proprietà antimicrobiche, elettriche, meccaniche e ottiche. Sono di particolare interesse per l’industria alimentare, sottolinea Shrestha, a causa dei microbi nei nastri polimerici che vengono utilizzati per trasferire e imballare prodotti alimentari, in particolare articoli di carne, nelle fabbriche. Se si potessero sviluppare cinghie polimeriche con proprietà antimicrobiche, ciò potrebbe avere un forte impatto sul settore.

Shrestha ha creato diverse miscele di PLA e concentrazioni crescenti di nanoparticelle d’argento, quindi le ha estruse in filamenti usando un estrusore di filamenti Filabot. Ha sottoposto i materiali a diversi test, tra cui calorimetria differenziale a scansione, test di trazione e microscopia elettronica a scansione. Le nanoparticelle d’argento hanno aumentato la duttilità delle strutture stampate in 3D, a causa di un aumento della deformazione al fallimento.

Ha poi utilizzato il filamento per stampare in 3D diversi dischi, sui quali ha gocciolato una soluzione di E. coli . Ha anche aggiunto la soluzione batterica ai normali dischi PLA. Dopo 24 ore, i dischi compositi in argento mostravano un numero di batteri notevolmente inferiore rispetto ai normali dischi in PLA.

“Sebbene non sia ancora stata sviluppata una tendenza lineare o una correlazione tra la percentuale in peso variabile dell’argento e l’effetto sulla duttilità, sulle proprietà termiche e anti-microbiche,” afferma Shrestha. “Questo è principalmente a causa delle difficoltà nella distribuzione uniforme delle microparticelle d’argento nella matrice PLA, che può essere attribuita a diversi fattori come l’alta viscosità del PLA, la tendenza delle particelle d’argento ad accumularsi insieme e l’incompatibilità del cloroformio con altri contenitori di plastica. A causa della distribuzione non uniforme durante il processo di sintesi, una certa parte del filamento di argento all’1% potrebbe avere una maggiore concentrazione di particelle di argento rispetto a una certa parte del filamento di argento al 3%.

Il lavoro futuro, continua, sarà orientato all’ottimizzazione del processo e all’ottenimento di più punti dati per trarre risultati conclusivi. Eventuali ulteriori lavori possono includere:

Aumentare il livello di dispersione delle particelle di argento nella matrice PLA per ridurre al minimo l’intasamento della testina della stampante
Ulteriori studi comparativi sull’effetto della concentrazione di particelle d’argento sulla duttilità e sul modulo di resistenza dei campioni stampati in 3D
Lo studio della superficie di frattura dei campioni stampati in 3D comprende meglio le cause ei punti di rottura della struttura durante i test di trazione
Sintesi di nanoparticelle e nanofili di argento usando il metodo Polyol e producendo il composito usando i nanomateriali seguendo lo stesso protocollo
Ottimizzazione della procedura di test antimicrobico per ottenere punti dati a diverse ore di tempo di placcatura per comprendere meglio la crescita dei batteri nel tempo
Ulteriore studio della capacità delle nanoparticelle d’argento di migliorare le proprietà ottiche ed elettriche delle strutture stampate in 3D
Lo studio di Shrestha è molto promettente non solo per l’industria alimentare, ma anche per molti altri, tra cui l’industria medica. La capacità di stampare in 3D strumenti chirurgici con proprietà antimicrobiche è sempre interessante, e l’argento è un materiale che, come sottolinea Shrestha, non è stato studiato a fondo nella stampa 3D, in particolare quando mescolato con polimeri. Mentre era ancora nelle fasi preliminari, il suo studio potrebbe potenzialmente avere un impatto sulla creazione di nuovi materiali di stampa 3D con proprietà altamente utili.

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