近日，華南農業大學生物質3D打印材料研究中心提出了一種利用環保簡單方法制備出木質素微納米球，并用于調節材料打印黏度以增強成品強度的方法。研究發現該法在增強打印材料的同時還顯著提升了作為廢棄物的木質素的高附加值。這一成果近期以“Enhancing the performance of polylacticacid composites through self-assembly lignin nanospheres for fused deposition modeling” 發表于知名期刊《Composites Part B: Engineering》, 2022, 239：109968（影響因子9.078），文章的第一作者是博士研究生龍海波，通訊作者是張淑婷副教授，周武藝教授和董先明教授。
木質素的儲存量相當大，是自然界第二大可再生聚合物，具有豐度高、成本低、穩定性好、生物相容性好、含氧官能團充足等優點，同時木質素的生物降解性良好。現階段木質素大多直接燃燒發電，造成嚴重的環境污染。使木質素有利可圖的關鍵策略是找到應用，而不是燃燒它們來回收能量。與傳統的減法制造方法不同，3D打印是以根據3D模型數據制作對象的材料成型過程，這個過程通常是逐層進行的，不需要采用復雜模具。熔融沉積成型（Fused Deposition Modelling, FDM）是一種在材料被熔化、冷卻和固化，從而獲得3D幾何圖形的3D打印技術，即FDM就是在平臺上逐層鋪設熔融聚合物。與傳統成型方法相比，這種3D打印法具有節省材料和制造形狀復雜的產品的優勢。由于可生物降解性、低熔融溫度和易于打印，聚乳酸是FDM中應用最多的材料之一。最終產品的機械性能取決于打印參數和打印材料，由于零件是通過在另一層上添加一層來印刷的，因此成品的最終強度取決于各層之間的附著力。
在此背景下，學者們使用通過改性木質素，并用于增強聚乳酸聚合物，來調節打印材料間的相互作用力。華南農業大學生物質3D打印材料研究中心課題組基于現有打印技術方法提出了一個完整、簡便的利用木質素構筑形貌均勻的微納米球，并用于調節聚乳酸打印黏度進一步增強材料強度的方法。利用木質素自身的兩親性可以直接制備出形貌規整，尺徑分布均勻的微納米球，同時相比傳統高分子球的制備方法，能省略表面活性劑的加入，進一步降低成本。成品的最終強度取決于各打印熔絲層之間的附著力。木質素可以降低復合物打印黏度，而木質素球可以進一步降低復合物的黏度，且所需摻雜量極低（0.25%~0.75%），低打印黏度可以使聚合物的親密接觸時間（頸部形成）和重復時間（擴散和隨機化時間）減少因而大大增強打印層之間的作用力.
最后，打印出的成品精度高，強度大。且材料環保可降解，同時制備材料所需的試劑皆為無毒，符合綠色環保的生產理念。