研究人员3D打印带化学活性结构可去除污染物

众所周知,许多材料,比如糖、塑料、玻璃、金属、陶瓷等等都可以用于制造3D打印的对象,不过这些材料往往需要使用昂贵或者是定制的3D打印机。

日前,美利坚大学(American University)的化学教授Matthew Hartings及其研究团队首次使用市场上普通的3D打印机创造出了带活性化学物质的结构。该结构还具有减轻污染的作用。2016年4月1日出版的《Science and Technology of Advanced Materials》杂志介绍了这一成果。

该实验中使用的许多材料都是市场上能够买到的,也很普通,很多创客、业余爱好者甚至都可以在家中自己尝试。

在这项研究中,科学家们设计了一个手掌大小的海绵状小型结构。他们使用的是普通的桌面型FDM 3D打印机,其中的区别在于,3D打印线材中均匀掺入了具有化学活性的(TiO2)纳米颗粒。

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在设计实验时,研究者们提出了两个问题:一旦打印出来后结构上的纳米粒子是否仍然会保持活性?3D打印的该结构是否能够起到减轻污染的作用?最终,这两个问题的答案都是肯定的。

由于自然光与二氧化钛相互作用时会造成污染物的分解,因此该3D打印结构可用于去除空气、水和农业污染源等方面的污染。

为了验证其减轻污染的作用,他们将打印出来的结构放入水中,并加入了有机分子(即污染物)。随后该污染物被破坏了。二氧化钛在溶液里罗丹明6G(rhodamine 6G)的降解中起到了光催化剂的作用。“这不仅仅针对污染物,可能人们感兴趣的所有其它化学过程都能这么做。各种各样的纳米粒子都可以添加到聚合物中并3D打印出来。”Hartings说。

不过,该研究的一个限制是,对于3D打印的结构,所需要的纳米颗粒浓度要小于结构总质量的百分之10。要获得一个有效的结构,根据实际需要,基本上百分之10的浓度已经OK,Hartings说。

除此之外,该研究中3D打印的结构形状比较简单。研究人员下一步的计划是借助3D打印生成许多更为复杂的形状,以了解3D打印结构如何对化学反应属性产生影响,并且确定可以用于除去环境污染物的最佳3D打印形状。

 

文章来源:互联网采集

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