پلیمرهای چاپ سهبعدی و چهاربعدی در استخراج فاز جامد و حذف آلایندهها
الموضوعات : پلیمرها و چاپ سه بعدیبنت الهدی حسینیان 1 , مصیب واحدناوان 2 , میلاد غنی 3
1 - دانشگاه مازندران
2 - دانشگاه مازندران
3 - دانشگاه مازندران
الکلمات المفتاحية: پلیمرهای چاپشده سهبعدی, پلیمرهای چاپشده چهاربعدی, استخراج فاز جامد, آمادهسازی نمونه,
ملخص المقالة :
پرداختن به چالشهای زیستمحیطیِ جهانی، مستلزم بهرهگیری از مواد پیشرفتهای است که توانایی بالایی در حذف مؤثر آلایندهها به واسطه استخراج فاز جامد، داشته باشند. این مقالهی مروری، به بررسی تازهترین پیشرفتها در زمینهی پلیمرهای تولیدشده با فناوریهای چاپ سهبعدی (3D) و چهاربعدی (4D؛ پلیمرهای پاسخگو به محرک) میپردازد. در این میان، نشان داده شده است که چگونه ساختارهای چاپشده به روش سهبعدی، با فراهمکردن هندسههای قابلتنظیم، افزایش تخلخل و سطح ویژهی بیشتر، میتوانند عملکرد جذب آلایندهها را بهبود بخشند. علاوه بر این، استفاده از پلیمرهای هوشمندِ پاسخگو در فناوری چاپ چهاربعدی، امکان ایجاد تغییر شکل یا آزادسازی کنترلشده را در پاسخ به محرکهای خارجی، مانند دما یا pH را فراهم میکند؛ قابلیتی که سطح جدیدی از کنترل عملکردی را در اختیار پژوهشگران قرار میدهد. در این مطالعه، فناوریهای مختلف چاپ، از جمله مدلسازی رسوب ذوبی (FDM)، استریولیتوگرافی (SLA)، پردازش نوری دیجیتال (DLP) و نگارش مستقیم جوهر (DIW)، مورد ارزیابی قرار گرفتهاند. همچنین، راهبردهای گوناگونِ عاملدارسازی پلیمرها، فرمولاسیون کامپوزیتها و عملکرد این مواد در حذف فلزات سنگین، آلایندههای آلی و باقیماندههای دارویی از نمونههای پیچیده، با یکدیگر مقایسه شدهاند. این مرور جامع، ضمن برجستهساختن دستاوردهای علمیِ اخیر، چالشهای موجود را نیز مورد توجه قرار میدهد و میتواند مسیر پژوهشها و نوآوریهای آینده را در توسعهی مواد پلیمریِ چاپ سهبعدی و چهاربعدیِ پایدار و پربازده هموار سازد.
[1] Conti M, Dimartino S. Materials for 3D printing of chromatographic stationary phases. TrAC Trends Anal. Chem., 192,
118301, 2025. [2] Javaid M, Haleem A, Singh RP, Suman R. 3D printing applications for healthcare research and development. Glob. Heal.
J., 6, 217–26, 2022. [3] Bodaghi M, Wang L, Zhang F, Liu Y, Leng J, Xing R, Dickey MD, Vanaei S, Elahinia M, Hoa S Van, others. 4D printing
roadmap. Smart Mater. Struct., 33, 113501, 2024. [4] Sajjad R, Chauhdary ST, Anwar MT, Zahid A, Khosa AA, Imran M, Sajjad MH. A review of 4D printing--technologies, shape
shifting, smart polymer based materials, and biomedical applications. Adv. Ind. Eng. Polym. Res., 7, 20–36, 2024. [5] Chen J, Virrueta C, Zhang S, Mao C, Wang J. 4D printing: the spotlight for 3D printed smart materials. Mater. Today, 77,
66–91, 2024. [6] Khalid MY, Arif ZU, Noroozi R, Zolfagharian A, Bodaghi M. 4D printing of shape memory polymer composites: A review
on fabrication techniques, applications, and future perspectives. J. Manuf. Process., 81, 759–97, 2022. [7] Mohammadi M, Kouzani AZ, Bodaghi M, Xiang Y, Zolfagharian A. 3D-printed phase-change artificial muscles with
autonomous vibration control. Adv. Mater. Technol., 8, 2300199, 2023. [8] Chiappone A, Roppolo I, Scavino E, Mogli G, Pirri CF, Stassi S. Three-dimensional printing of triboelectric nanogenerators
by digital light processing technique for mechanical energy harvesting. ACS Appl. Mater. \& Interfaces, 15, 53974–83, 2023. [9] Hosseinian SB, Ghani M, Raoof JB. Recent progress in solid-and liquid-phase microextraction methods for the extraction
and quantification of current-use pesticides. Adv. Sample Prep., 100215, 2025. [10] Jin H-F, Shi Y, Cao J. Recent advances and applications of novel advanced materials in solid-phase microextraction for
natural products. TrAC Trends Anal. Chem., 178, 117858, 2024. [11] Hassan AM, Kelani KM, Hegazy MA, Nadim AH, Tantawy MA. A probe of new molecularly imprinted solid-phase extraction coupled with HPLC-DAD and atomic absorption spectrophotometry for quantification of tetracycline HCl, metronidazole and bismuth subcitrate in combination with their official impurities: Applicati. J. Chromatogr. B, 1234, 124032,
2024. [12] Salamat Q, Tatardar F, Moradi R, Soylak M. Recent advancement and prospects of novel nanomaterial-based solid-phase
extraction (SPE) techniques. Anal. Lett., 58, 943–83, 2025. [13] Sobiech M, Luliński P. Molecularly imprinted solid phase extraction--recent strategies, future prospects and forthcoming
challenges in complex sample pretreatment process. TrAC Trends Anal. Chem., 174, 117695, 2024. [14] Wang L, Pumera M. Recent advances of 3D printing in analytical chemistry: Focus on microfluidic, separation, and
extraction devices. TrAC Trends Anal. Chem., 135, 116151, 2021. [15] Ding A, Tang F, Alsberg E. 4D printing: a comprehensive review of technologies, materials, stimuli, design, and emerging
applications. Chem. Rev., 125, 3663–771, 2025. [16] Rahmatabadi D, Khajepour M, Bayati A, Mirasadi K, Yousefi MA, Shegeft A, Ghasemi I, Baniassadi M, Abrinia K, Bodaghi M, others. Advancing sustainable shape memory polymers through 4D printing of polylactic acid-polybutylene adipate
terephthalate blends. Eur. Polym. J., 216, 113289, 2024. [17] Hull CW. Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography. United States Patent, Appl., No.
638905, Filed, 1984. [18] Ahmed KS, Ibad H, Suchal ZA, Gosain AK. Implementation of 3D printing and computer-aided design and manufacturing
(CAD/CAM) in craniofacial reconstruction. J. Craniofac. Surg., 33, 1714–9, 2022. [19] Prabhakar MM, Saravanan AK, Lenin AH, Mayandi K, Ramalingam PS, others. A short review on 3D printing methods,
process parameters and materials. Mater. Today Proc., 45, 6108–14, 2021. [20] Zhang J, Chen D-R, Chen S-C. A review of emission characteristics and control strategies for particles emitted from 3D
fused deposition modeling (FDM) printing. Build. Environ., 221, 109348, 2022. [21] Anthony Dicks J, Woolard C. Thiol-X Chemistry: A Skeleton Key Unlocking Advanced Polymers in Additive Manufacturing.
Macromol. Mater. Eng., 310, 2400445, 2025. [22] Liu L, Sun Y, Kleinmeyer Z, Habil G, Yang Q, Zhao L, Rosso D. Microplastics separation using stainless steel mini-
hydrocyclones fabricated with additive manufacturing. Sci. Total Environ., 840, 156697, 2022. [23] Ahmed HEH, Soylak M. 3D and 4D printed polymers for solid phase extraction and pollutant removal applications. TrAC
Trends Anal. Chem., 118466, 2025. [24] Abdullah KK, Molnár K. Current trends and future prospects of integrating electrospinning with 3D printing techniques
for mimicking bone extracellular matrix scaffolds. J. Polym. Sci., 63, 1481–504, 2025. [25] Molavi H, Mirzaei K, Barjasteh M, Rahnamaee SY, Saeedi S, Hassanpouryouzband A, Rezakazemi M. 3D-printed MOF
monoliths: fabrication strategies and environmental applications. Nano-Micro Lett., 16, 272, 2024. [26] Keitel B, Batista AD, Schimana S, Mizaikoff B, Dinc M. Emulsion-free 3D printing of inherently porous molecularly
imprinted polymers with tailored macroscopic geometries. ACS Appl. Polym. Mater., 6, 3690–5, 2024. [27] Mahmood A, Perveen F, Chen S, Akram T, Irfan A. Polymer composites in 3D/4D printing: materials, advances, and
prospects. Molecules, 29, 319, 2024. [28] Saleh Alghamdi S, John S, Roy Choudhury N, Dutta NK. Additive manufacturing of polymer materials: Progress, promise
and challenges. Polymers (Basel)., 13, 753, 2021. [29] Barzallo D, Palacio E, March J, Ferrer L. 3D printed device coated with solid-phase extraction resin for the on-site extraction of seven sulfonamides from environmental water samples preceding HPLC-DAD analysis. Microchem. J., 190,
108609, 2023. [30] Ameta KL, Solanki VS, Singh V, Devi AP, Chundawat RS, Haque S. Critical appraisal and systematic review of 3D \& 4D printing in sustainable and environment-friendly smart manufacturing technologies. Sustain. Mater. Technol., 34, e00481,
2022.
