德国德累斯顿技术与经济应用科学大学及莱布尼茨聚合物研究所的研究团队开发了一种基于增材制造技术的创新方法，用于生产单分散且数量精准的微塑料标样。这项研究近日发表于《自然》期刊，展示了通过改装商用3D打印机实现微挤压成型，能够稳定制备尺寸可控、形状一致且数量精确的微塑料颗粒，解决了环境监测中长期存在的标准化难题。

微塑料标样是量化环境样品中塑料污染的关键工具，当前监管需求正迅速增长，尤其受欧盟相关指令推动。现有制备方法如低温研磨和合成聚合法存在粒径分布宽、能耗高、材料限制多或数量不准确等问题。



研究团队选用Elegoo Neptune 4 Pro熔融沉积建模打印机进行改装，通过调整硬件和软件，利用G代码精确控制喷嘴温度、送丝距离和颗粒间距。使用孔径为80至400微米的黄铜喷嘴，将熔融聚合物液滴以网格模式沉积在钢板上，冷却后形成固体颗粒。

该方法已验证适用于多种热塑性塑料，包括低密度聚乙烯、聚酰胺和聚乳酸等。颗粒直径范围在224至1349微米之间，每小时产量超过1000颗，每批次最高可达约5000颗。通过视觉检查和图像分析确保了数量准确性，并采用傅里叶变换红外光谱验证了材料完整性。



相较于传统方法，这种微挤压增材制造技术几乎实现零浪费，仅弃用前100颗以稳定工艺。商用丝材广泛可用，且支持定制化生产。

当前制备的颗粒尺寸仍限于百微米级以上，未来需开发更细喷嘴和优化参数以突破技术瓶颈。颗粒形状对其环境行为的影响也将成为后续研究重点。



该研究由德累斯顿技术与经济应用科学大学和莱布尼茨聚合物研究所的合作团队完成，涵盖了机械工程、环境化学和聚合物表征等多学科领域。