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        3D打印機新聞:微米級化學催化劑有望商業化

        作者:foopin 來源: 日期:2019/8/22 11:02:52

        日前,據英國皇家化學學會的期刊Material Horizons的一篇論文Immersion precipitation 3D printing (ip3DP),來自新加坡科技與設計大學的研究人員想出了運用多種常見3D打印耗材材料制備顯微鏡級微觀多孔結構的方法。

             微觀多孔結構具有廣泛的商業用途,像是18年8月卡內基梅隆大學副教授Rahul Panat帶領他的團隊成功制造出微觀多孔鋰電池,成功將電池容量提升4倍;蚴荕icGill大學的Damiano Pasini制造出接近天然骨骼多孔結構的3D打印骨骼植入物。無論是用于過濾,電池儲存,人體植入物還是化學催化劑等等,微觀多孔結構均有著廣泛的應用背景和廣闊的商業價值。

             現如今的顯微鏡級微觀多孔結構,多需要生產工藝制作出來。且制備方法往往用溶液溶解原模型,以析出最終的多孔結構。而多余的可溶解原料也會被浪費。這也加大了生產成本投入。此外,由于生產工藝的限制,生產出的多孔材料也會在幾何設計上有所限制。

             3D打印業,目前流行在耗材中加入可溶的PVA。在打印完成品后,通過溶解PVA,即可得到多孔狀結構。而樹脂3D打印耗材也有類似的制備多孔物方法,即通過在樹脂中添加混合物得到該生產效果。但相比該校的研究成果而言,此生產方法生產出的多孔結構本身可控性就很小。而這種方法下,生產可選用的材料也極其有限。

             來自新加坡科技與設計大學的研究人員Rahul Karyappa等運用了一種新的打印方法,浸入式3D打印。

             通過該方法,他們能夠打印出孔狀結構(孔直徑1-20μm)和無孔狀微觀結構。他們采用了飽和蒸氣壓及粘度變化范圍大的墨水,來用于制造孔狀結構。實驗中,他們以溶入ABS的丙酮溶液作為墨水。并展示如何通過ABS樹脂材料在墨水中的沉積來生產所需的3D打印內部多孔狀結構。致孔劑則使液態樹脂材料表面產生顯微鏡級多孔結構的。

             浸入式3D打印技術能夠編織熱塑材質內部微米到厘米級的可控孔狀結構,對生產3D打印結構和功能性結構提供了極好的樣例。 研究者運用了“聚合物-溶劑-非溶劑”的三種物質組合來達到他們理想的孔狀沉淀物。

             

             上圖是一張運用不同的3D打印材料制造出來的多孔狀結構。 最必要的是,聚合物會和溶劑混合,這也是3D打印機的制備方法。 而浸入非溶液則會使沉淀形成,并使聚合物在接觸非溶劑時固化。


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