PHA 是什么？它会是最可持续的 3D 打印材料吗？
有没有一种耗材是真正可持续的，在使用寿命结束后能够生物降解，不留下任何东西？我最近一直在用的一种耗材，已经非常接近这个目标：PHA。
发布于 2026年9月27日阅读约需 8 分钟
PHA 是什么？它会是最可持续的 3D 打印材料吗？
为什么 3D 打印需要真正可持续的耗材？
因为 3D 打印产生的废料比大多数人想象的要多，而小型创客很难回收这些废料。
我相信这类材料对 3D 打印社区来说极其重要。原因之一在于，打印复杂的物体时我们经常需要支撑结构，而这些材料最终都会变成废料，Brim、测试件和打印失败的模型也一样。
很多人正在研究回收：把旧的打印件粉碎，再挤出新的耗材。但这个过程困难重重，并不像听起来那么简单。即使能成功，也需要一笔投资，对大型工作室来说也许不成问题；但对于只有一台打印机的小型创作者来说，往往并不划算。
所以我对 PHA 特别感兴趣。它是 100% 生物基材料，几乎在任何自然环境中都能生物降解。不过在深入了解之前，我们先来看看社区里最受欢迎的材料：PLA。
PLA 可以生物降解吗？
PLA 只有在工业堆肥条件下才能生物降解。
PLA 需要工业堆肥设施约 50～65 °C 的高温，才能在几周内分解。在土壤中，同样的过程可能需要数年；而在海水中进行的研究发现，它几乎或完全没有降解（Catarci Carteny & Blust, 2021）。
虽然 PLA 是生物基材料，但它只有在工业堆肥设施中才能真正生物降解。在自然环境中，能证明它会快速分解的研究并不多；它很可能会在环境中存留非常长的时间。况且很多地区本来就没有相应的回收体系或堆肥设施来处理它。
“生物基”说明材料从哪里来，“可生物降解”说明它在寿命结束后能去往何处。PLA 属于前者，但只能部分算作后者。
PHA 是什么？
PHA 是聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoate）的缩写，是由微生物合成的一类天然聚合物。
与以化石燃料为原料的传统塑料不同，PHA 是通过天然发酵过程生产出来的。
我认为，无论从材料特性还是可持续性来看，PHA 都远比 PLA 出色。要理解其中的原因，不妨先看看它是怎么制造的。
PHA 是怎么制造的？
PHA 由细菌制造。
生产商用天然的糖类和油脂喂养细菌等微生物，细菌会把 PHA 作为能量储备储存在细胞内。用 colorFabb 的话来说，它几乎就像“细菌的脂肪”。之后，这些 PHA 会被提取出来，加工成颗粒和耗材。
由于 PHA 是 100% 天然的，它是一种真正的循环材料：
- 植物提供糖类和油脂。
- 细菌把它们转化为 PHA，并储存在细胞内。
- PHA 被提取出来，制成耗材。
- 我们用它打印产品，并加以使用。
- 产品寿命结束后，微生物再次吃掉 PHA，把它分解成 CO₂ 和水。
- 植物吸收这些 CO₂，循环再次开始。
PHA 在什么环境下能生物降解，需要多久？
PHA 能在土壤、淡水和海洋中生物降解。
当你用完一件产品后，微生物可以再次把它吃掉，将其分解为 CO₂、水和生物质。据 colorFabb 介绍，allPHA 在这一过程中不会留下微塑料。
不过，这并不是一夜之间就能完成的。降解速度取决于零件的厚度、温度、湿度和微生物活性。一项汇总海洋研究的元分析估计，一个 PHA 水瓶在海洋中完全生物降解需要 1.5～3.5 年（Dilkes-Hoffman et al., 2019）。水温低会让降解变慢：在模拟温带海域的六个月测试中，PHA 薄膜只出现了早期风化（Catarci Carteny & Blust, 2021）。
对我来说，这才是真正的优势：如果 PHA 零件最终进入了自然环境，它确实能够回归自然。这当然不是随手丢弃打印件的借口，但即使发生最坏的情况，也比 PLA 好得多。
用 PHA 进行 3D 打印，体验如何？
用 PHA 打印比 PLA 难，但只要掌握它的规律，完全可以打好。
这个灯罩是我用 colorFabb 的 allPHA 打印的。它打印起来不像 PLA 那么简单。这种材料在打印过程中容易翘边，所以必须使用 Brim 和胶水来保证良好的平台附着。
另一个重要区别是，它不需要热床加热。我把热床温度设为 0 °C，意思就是加热器一直关闭。这听起来很奇怪，但 PHA 就是需要这样：加热的平台会让最初几层发生结晶，进而导致翘边。额外的好处是，热床不加热，每次打印都能省电。
另外，它的打印速度比 PLA 低得多。为了弥补速度上的不足，我打印这个灯罩时用了 0.8 mm 喷嘴。口径更大的喷嘴每次走线都能挤出更多材料，所以即使速度较低，也能更快打完。
PHA 推荐打印参数
| 参数 | 建议起始值 | 备注 |
|---|---|---|
| 喷嘴温度 | 190～200 °C | 从中间值开始，再根据你的热端调整 |
| 热床温度 | 不加热，关闭加热器 | 热床加热会引发结晶，使最初几层翘边 |
| 平台附着 | 胶水（3DLac 喷雾或稀释的木工胶）加 Brim | colorFabb 使用约 20 圈 Brim 来防止边角翘起 |
| 模型冷却风扇 | 100%，从第 2 或第 3 层开始 | 快速带走热量可以控制结晶 |
| 打印速度 | 40～80 mm/s | 比 PLA 慢得多；用 0.8 mm 喷嘴有助于把时间补回来 |
| 回抽 | 比 PLA 略低 | 外壁出现小缝隙，说明回抽过大 |
| 烘干 | 不需要 | PHA 不太吸水 |
喷嘴温度
- 建议起始值
- 190～200 °C
- 备注
- 从中间值开始，再根据你的热端调整
热床温度
- 建议起始值
- 不加热，关闭加热器
- 备注
- 热床加热会引发结晶，使最初几层翘边
平台附着
- 建议起始值
- 胶水（3DLac 喷雾或稀释的木工胶）加 Brim
- 备注
- colorFabb 使用约 20 圈 Brim 来防止边角翘起
模型冷却风扇
- 建议起始值
- 100%，从第 2 或第 3 层开始
- 备注
- 快速带走热量可以控制结晶
打印速度
- 建议起始值
- 40～80 mm/s
- 备注
- 比 PLA 慢得多；用 0.8 mm 喷嘴有助于把时间补回来
回抽
- 建议起始值
- 比 PLA 略低
- 备注
- 外壁出现小缝隙，说明回抽过大
烘干
- 建议起始值
- 不需要
- 备注
- PHA 不太吸水
以上起始值参考了 colorFabb 的 allPHA 打印参数和技术数据表，请根据你的打印机进行微调。
PHA 的强度和耐热性如何？
PHA 非常坚韧，在 120 °C 以上仍能保持稳定。
虽然打印过程有点难，但我认为这种材料潜力巨大。它非常坚韧，能承受 120 °C 以上的温度而不变形。colorFabb 的数据表列出 allPHA 的热变形温度（HDT）为 153 °C，该公司还表示其层间粘合力非常出色。
对灯具来说，这一点意义重大。PLA 在约 44～60 °C 就开始软化，所以在光源附近，PHA 能给你留出大得多的余量。无论用什么材料打印，都请使用 LED 灯泡：它的发热量远低于卤素灯和白炽灯。
PHA 和 PLA：哪个更适合 3D 打印？
PLA 更容易打印，速度也更快；PHA 是更可持续的选择，耐热性也要好得多。
| 特性 | PHA（colorFabb allPHA） | PLA |
|---|---|---|
| 原料 | 由细菌发酵的糖类和油脂；100% 生物基 | 发酵的植物糖类，如玉米；生物基 |
| 可生物降解的环境 | 土壤、淡水和海洋 | 仅限工业堆肥，约 50～65 °C |
| 降解所需时间 | 数月到数年；海中的瓶子约需 1.5～3.5 年 | 工业堆肥中数周；自然环境中数年甚至更久 |
| 耐热性 | 120 °C 以上保持稳定（HDT 153 °C） | 约 44～60 °C 开始软化 |
| 打印平台 | 不加热，关闭加热器 | 需要加热 |
| 打印速度 | 40～80 mm/s | 在新款打印机上快得多 |
| 打印难度 | 较难：易翘边，需要胶水和 Brim | 简单，容错率高 |
原料
- PHA（colorFabb allPHA）
- 由细菌发酵的糖类和油脂；100% 生物基
- PLA
- 发酵的植物糖类，如玉米；生物基
可生物降解的环境
- PHA（colorFabb allPHA）
- 土壤、淡水和海洋
- PLA
- 仅限工业堆肥，约 50～65 °C
降解所需时间
- PHA（colorFabb allPHA）
- 数月到数年；海中的瓶子约需 1.5～3.5 年
- PLA
- 工业堆肥中数周；自然环境中数年甚至更久
耐热性
- PHA（colorFabb allPHA）
- 120 °C 以上保持稳定（HDT 153 °C）
- PLA
- 约 44～60 °C 开始软化
打印平台
- PHA（colorFabb allPHA）
- 不加热，关闭加热器
- PLA
- 需要加热
打印速度
- PHA（colorFabb allPHA）
- 40～80 mm/s
- PLA
- 在新款打印机上快得多
打印难度
- PHA（colorFabb allPHA）
- 较难：易翘边，需要胶水和 Brim
- PLA
- 简单，容错率高
PHA 是最可持续的 3D 打印材料吗？
在我用过的所有耗材中，PHA 最接近真正可持续的耗材。
它是 100% 生物基材料，而且与 PLA 不同，它能在土壤、淡水和海洋中分解。
当然，它也有实实在在的代价：打印更慢、更麻烦，生产成本也比 PLA 高（Catarci Carteny & Blust, 2021）。但对于灯具这种打印一次就会用上很多年的作品，我认为这样的取舍是值得的。
下载这款灯罩，自己动手打印
如果你想 3D 打印这款灯，可以在 e-leora.com 获取文件。Leora 模型库中的每款设计都提供 STL、OBJ 和 3MF 文件，其中 3MF 文件是可直接在 Bambu Studio 和 OrcaSlicer 中使用的项目，每个模型还附有详细的打印说明。我们还提供商业授权选项，你可以打印并出售自己做的灯具（查看授权）。
PHA 耗材常见问题
PHA 是什么的缩写？
PHA 是聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoate）的缩写，是一类天然聚合物。细菌利用糖类和油脂合成 PHA，并把它作为能量储备储存在细胞内，很像脂肪。
PHA 耗材真的可以生物降解吗？
是的。PHA 能在土壤、淡水和海水中生物降解，微生物会把它分解为 CO₂、水和生物质。降解速度取决于零件厚度、温度、湿度和微生物，从几个月到几年不等。
PLA 可以生物降解吗？
PLA 只有在约 50～65 °C 的工业堆肥设施中才能生物降解。在土壤中，PLA 可能需要数年才能分解；而在海水中进行的研究发现，它几乎或完全没有降解。
PHA 比 PLA 更难打印吗？
是的。PHA 容易翘边，所以热床不能加热，还需要胶水、Brim、模型冷却风扇全开，以及约 40～80 mm/s 的较低速度。使用更大的喷嘴（例如 0.8 mm）有助于弥补速度上的不足。
PHA 耗材需要热床加热吗？
不需要。打印 PHA 时应关闭热床加热，在大多数切片软件中就是把热床温度设为 0 °C。加热的热床会让最初几层发生结晶，从而导致翘边。
PHA 耗材的耐热性如何？
colorFabb 的 allPHA 在 120 °C 以上仍能保持稳定，热变形温度为 153 °C。PLA 在约 44～60 °C 就开始软化。
打印前需要烘干 PHA 耗材吗？
根据 colorFabb 的说法，不需要。PHA 不太吸水，所以打印前无需烘干 allPHA。
用 Leora 模型文件打印的灯具可以出售吗？
可以，前提是使用 Leora 的商业授权，它涵盖在全球范围内打印和销售灯具。个人授权适用于为自己家里、工作室打印，或打印来送礼。
参考资料
- colorFabb, allPHA technical data sheet (v1.0, 2022)
- colorFabb Help Center, What other print settings are key to printing allPHA?
- colorFabb Help Center, Is allPHA resistant to high temperatures?
- colorFabb Help Center, Do I need to dry allPHA before printing?
- colorFabb, allPHA Natural product page
- Dilkes-Hoffman, L. S., et al. (2019). The rate of biodegradation of PHA bioplastics in the marine environment: A meta-study. Marine Pollution Bulletin, 142, 15–24.
- Catarci Carteny, C., & Blust, R. (2021). Not Only Diamonds Are Forever: Degradation of Plastic Films in a Simulated Marine Environment. Frontiers in Environmental Science, 9.
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