華盛頓大學(xué)開發(fā)可堆肥3D打印漿料，成為塑料和泡沫塑料的可持續(xù)替代品

2025年6月7日，南極熊獲悉，來自華盛頓大學(xué)的研究團(tuán)隊研制出一種可用于 3D 打印的可堆肥漿料——Mycofluid。漿料完全是由回收的食物垃圾制成的：由回收的咖啡渣、糙米粉、黃原膠（作為增稠劑）、水和蘑菇種植基質(zhì)制成，這些廢料均來自當(dāng)?shù)啬⒐椒N植愛好者。

△Mycofluid漿料正被用于Fungibot 3D打印一個花瓶。Fungibot是Jubilee的改進(jìn)版本，Jubilee是一款擁有多個構(gòu)建平臺的開源3D打印機(jī)，由華盛頓大學(xué)的Machine Agency設(shè)計。來源：Machine Agency（所有圖片）

這個想法最初是華盛頓大學(xué)羅丹麗 (Danli Luo)博士評估剩余的咖啡渣時萌生的。當(dāng)時她想知道這些咖啡渣以及蘑菇等其他食物是否可以回收利用，制成可堆肥的塑料和/或聚苯乙烯泡沫塑料替代品。Luo利用自己在博士項目中獲得的3D打印經(jīng)驗，旨在利用食物垃圾制作一種基于真菌的可生物降解漿料，用于3D打印應(yīng)用。

2024年，研究團(tuán)隊開始了他們的研究任務(wù)。他們發(fā)現(xiàn)蘑菇因其快速生長和強(qiáng)韌的韌性而成為一種理想的菌類。這些蘑菇在室內(nèi)種植，并保持在60-70%的濕度下。7-10天后，它們的基質(zhì)通過菌絲定植轉(zhuǎn)化為基質(zhì)，并用于接種由咖啡渣制成的漿料。這種基質(zhì)能夠?qū)⒏鞣N物質(zhì)粘合在一起，非常適合將各種材料組合成最終的Mycofluid漿料。

然而，混合 Mycofluid 漿料是一項體力活。研究團(tuán)隊首先在一個大桶中手工混合咖啡渣、糙米粉、黃原膠、水和蘑菇基質(zhì)。黃原膠和糙米粉充當(dāng)增稠劑，使糊劑在進(jìn)入 3D 打印機(jī)時能夠保持其形狀。然后，將糊劑裝入 Fungibot 中，F(xiàn)ungibot 是 Jubilee 的一個變體，用于處理 3D 打印應(yīng)用中的生物復(fù)合材料，這是一款具有多個構(gòu)建平臺的開源 3D 打印機(jī)，由華盛頓大學(xué)的 Machine Agency設(shè)計，最多可處理一升 Mycofluid 糊劑。羅還為 Jubilee 打印機(jī)設(shè)計了自己的 3D 打印頭，研究團(tuán)隊在整個測試過程中不斷對其進(jìn)行改進(jìn)。

此外，該團(tuán)隊還使用 Rhinoceros 3D設(shè)計并打印了蝴蝶標(biāo)本容器、花瓶和摩艾石像等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)均采用 Mycofluid 糊劑制成。這些結(jié)構(gòu)已證明打印材料輕質(zhì)、堅韌且可生物降解——強(qiáng)度高于泡沫聚苯乙烯，但在質(zhì)地和耐用性方面與其不相上下。

△專為蝴蝶標(biāo)本設(shè)計的 3D 打印容器，由 Mycofluid 糊劑制成。

△由Mycofluid 糊劑制成的 3D 打印花瓶。

△3D打印包裝，類似泡沫塑料，由Mycofluid膏體制成。它的作用是隱藏和保護(hù)內(nèi)部的玻璃結(jié)構(gòu)。

生物衍生材料的未來

食物垃圾和真菌資源豐富，將這些材料回收制成漿料，可以成為3D打印應(yīng)用的一種經(jīng)濟(jì)高效、幾乎無浪費的替代方案。Mycofluid漿料專為3D打印設(shè)計，為未來從各種其他生物衍生材料中獲取更多打印材料提供了機(jī)會。

雖然由于真菌是一種活體材料，因此制作 Mycofluid 糊劑需要花費更多時間，但羅教授對探索更省時的非生物衍生材料（如蛋殼）用于 3D 打印應(yīng)用很感興趣。

雖然這仍然是一個基于研究的事情，但羅和她的團(tuán)隊希望在未來幾年將他們的努力商業(yè)化，旨在為包裝和餐具提供可堆肥的泡沫塑料和塑料替代品——特別是針對小型企業(yè)、家庭愛好者和創(chuàng)意企業(yè)。