Brevetto rilasciato per il materiale di stampa 3D della Marina per sensori e robotica biodegradabili marini
Attrezzature come veicoli sottomarini autonomi o senza pilota (UUV) possono aiutare i ricercatori a dare un’occhiata più da vicino agli ambienti sottomarini che non sono in grado di attraversare facilmente da soli. Gli UUV vengono utilizzati per una varietà di applicazioni, come la mappatura , l’ osservazione e la ricerca e le spedizioni archeologiche , ma cosa succede a questa attrezzatura una volta che il loro compito è stato completato?
Alcune di queste soluzioni UUV che implementano sensori oceanici durano solo un determinato periodo di tempo prima di smettere di funzionare o sono state costruite solo per uso singolo. Di conseguenza, sfortunatamente, vengono spesso abbandonati sul fondo dell’oceano, poiché il recupero può diventare piuttosto costoso. Ovviamente, questa non è la soluzione migliore per il nostro pianeta, ma gli scienziati della Marina degli Stati Uniti stanno lavorando per cambiare questa situazione.
Josh Kogot, Ryan Kincer e April Hirsch lavorano presso il Biotechnology Research and Development Lab di Panama City, il Naval Surface Warfare Center della Florida , e hanno inventato un nuovo materiale che potrebbe essere utilizzato per rendere biodegradabile l’attrezzatura subacquea. Il team ha appena annunciato di aver rilasciato un brevetto di 20 anni per questo nuovo materiale di stampa 3D, costituito da un polimero di base biodegradabile marino che si decomporrà nel tempo, rendendo gli UUV più sicuri da smaltire sott’acqua.
Illustra un metodo di stampa 3D esemplare per la produzione di una struttura biodegradabile marina con un tasso selezionato di degrado nell’ambiente marino.
La descrizione del brevetto afferma : “Si ottengono velocità di degradazione della struttura più elevate con proporzioni maggiori di agente gelificante nella composizione. La composizione può anche includere materiali biologici per promuovere o controllare ulteriormente la biodegradazione della struttura e altri additivi come nutrienti per microrganismi o agenti solidificanti. La stampa 3D del materiale avviene a temperature relativamente più basse per evitare danni ai materiali biologici. “
Questo suona un po ‘come i filamenti PHAbulous , che potrebbero essere utilizzati per realizzare stampe 3D che si biodegraderebbero nel tuo cortile entro due mesi.
Per rendere questo materiale stampabile in 3D, il team regola una combinazione di polimeri, come polibutilene succinato (PBS), policaprolattone (PCL) e poliidrossialcanoato (PHA) , e aggiunge un agente gelificante, spesso l’agar polisaccaridico indigeribile, alla miscela. Ciò significa che oggetti e strutture stampati dal materiale, come sensori e UUV, possono, come afferma il brevetto, “raggiungere un tasso di degrado desiderato”. Proprio come gli impianti stampati in 3D realizzati con materiali biodegradabili possono rompersi nel tempo nel corpo umano, questo nuovo materiale durerà per un certo periodo di tempo prima di degradarsi in modo sicuro.
(Sopra: illustra un veicolo da trasporto esemplare costruito mediante stampa 3D utilizzando il materiale biodegradabile marino della presente invenzione.)
Il brevetto prosegue dicendo: “Al momento non esiste un modo noto per progettare e produrre queste strutture in modo che il loro tasso di degrado possa essere controllato. Esiste una necessità insoddisfatta di produrre strutture stampabili 3D biodegradabili marine per le quali il tasso di degrado di ciascuna struttura possa essere selezionato per una missione particolare “.
Inoltre, i ricercatori hanno utilizzato anche materiali biologici, come una melma sintetica di hagfish inventato dallo stesso laboratorio, nel progetto per dare a microrganismi o enzimi qualcosa di cui nutrirsi. È così che i polimeri biodegradabili che compongono la struttura del veicolo portante si degradano nel tempo.
“Quando questi materiali biologici vengono incorporati nella composizione, l’estrusione avviene a temperature relativamente basse per evitare di danneggiare i microrganismi o altri biologici”, continua il brevetto. “In ancora un’altra forma di realizzazione, additivi aggiuntivi possono essere inclusi nella composizione, come nutrienti per supportare la crescita e l’attività dei microrganismi, antibiotici per la selezione della crescita dei microrganismi o la deterrenza della crescita, o alcuni agenti solidificanti.”
Melma sintetica di hagfish (Immagine per gentile concessione della US Navy)
L’intermediario della partnership nazionale del Dipartimento della Difesa per il trasferimento di tecnologia, TechLink , offre servizi di licenza gratuiti alle aziende per questa nuova tecnologia di materiale di stampa 3D biodegradabile.
“Non solo puoi stampare in 3D questo materiale praticamente su qualsiasi cosa, ma controllare con precisione la velocità con cui si degrada è davvero utile. Questa tecnologia ha il potenziale per ridurre i costi e favorire l’ambiente, potrebbe avere molte applicazioni militari e commerciali per tutti i tipi di attrezzatura subacquea “, ha spiegato Brian Metzger, un senior technology manager presso TechLink che lavora con il team di trasferimento tecnologico della Marina di Panama City per assistere i privati aziende nella commercializzazione di queste invenzioni della Marina .
Metzger afferma che le potenziali applicazioni per questo nuovo materiale biodegradabile vanno oltre gli UUV: il limite è il cielo, ma il brevetto deve essere concesso in licenza prima che possa avvenire la commercializzazione.
