威斯康星大學(xué)普拉特維爾分校的兩位教授公布了一項(xiàng)結(jié)合農(nóng)業(yè)和增材制造的新突破。研究人員開發(fā)出一種頗為出人意料的技術(shù)，可以將過期牛奶轉(zhuǎn)化為環(huán)保的3D打印材料。這項(xiàng)最近獲得專利的方法利用酪蛋白和乳清等牛奶蛋白來制造用于3D打印的新型可持續(xù)材料。它可以減少塑料垃圾，并為美國奶農(nóng)開辟新的收入來源。

該項(xiàng)目最初是為了應(yīng)對(duì)新冠疫情期間乳制品行業(yè)的牛奶產(chǎn)量過剩而啟動(dòng)的。供應(yīng)鏈中斷導(dǎo)致大量牛奶被拒收，給奶農(nóng)造成了巨大的利潤損失。然而，John Obielodan博士和Joseph Wu博士并沒有讓這些過剩的牛奶白白浪費(fèi)，而是看到了利用牛奶蛋白質(zhì)的機(jī)會(huì)。他們最初專注于從變質(zhì)牛奶中提取蛋白質(zhì)，并將其添加到用于3D打印的聚合物共混物中。經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)成功研制出一種兼具強(qiáng)度和柔韌性的生物復(fù)合材料，可用于高性能應(yīng)用。

這項(xiàng)研究本身側(cè)重于測(cè)試哪些蛋白質(zhì)與現(xiàn)有的3D打印材料結(jié)合效果最佳。該大學(xué)化學(xué)和機(jī)械工程系的學(xué)生也參與了蛋白質(zhì)純化和配方調(diào)整，以優(yōu)化材料的強(qiáng)度和打印性能。最終，他們研發(fā)出一種獨(dú)特的聚合物，它不僅性能良好，而且可生物降解。這有望成為目前行業(yè)主流的石油基塑料的替代品。

通過再利用牛奶蛋白，該項(xiàng)目將農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為制造業(yè)的寶貴資產(chǎn)。這是一種循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，通過重復(fù)利用材料來抵消環(huán)境影響。這項(xiàng)研究也符合美國在支持當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的同時(shí)推進(jìn)綠色技術(shù)的更廣泛目標(biāo)。政府資助的乳業(yè)創(chuàng)新中心項(xiàng)目在幫助研究人員將想法從概念轉(zhuǎn)化為專利方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。根據(jù)Agreste Graph'agri 2024的一項(xiàng)研究，到2022年，法國的牛奶產(chǎn)量將達(dá)到234億升，成為歐洲第二大牛奶生產(chǎn)國。不難想象，這個(gè)美國項(xiàng)目將為我們地區(qū)帶來怎樣的益處。

根據(jù)國家乳制品經(jīng)濟(jì)跨專業(yè)中心的數(shù)據(jù)，2023年，法國擁有44,000個(gè)奶牛場(chǎng)和731個(gè)牛奶加工廠（圖片來源：威斯康星大學(xué)普拉特維爾分校）

未來，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍可能超越3D打印耗材。早期研究表明，這項(xiàng)技術(shù)可以用于制造其他類型的可持續(xù)塑料產(chǎn)品，從汽車零部件到消費(fèi)品。通過將增材制造與乳制品行業(yè)相結(jié)合，該項(xiàng)目展示了意想不到的聯(lián)系如何能夠帶來突破性的創(chuàng)新。

這類研究也提醒我們，3D打印材料的未來可能不僅來自高科技實(shí)驗(yàn)室，還可能來自農(nóng)場(chǎng)和各個(gè)行業(yè)。在美國是這樣，但法國又何嘗不是呢？想象一下，一杯牛奶最終可能會(huì)變成手機(jī)殼或家具。

編譯整理：3dnatives