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3D資訊
首頁 > 資訊中心科學(xué)家使用青島3D打印制作二氧化碳捕獲過濾器
發(fā)布時(shí)間：2023-06-08
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氧化碳排放造成了大氣中二氧化碳水平的突然增加。這將導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇和全球變暖。因此，消除重要點(diǎn)源的二氧化碳排放是應(yīng)對氣候變化危機(jī)的最關(guān)鍵的緩解措施之一。
在最近的一項(xiàng)研究中，來自北卡羅來納州立大學(xué)的科學(xué)家表明，3D打印可以用來制造二氧化碳捕獲過濾器。他們特別創(chuàng)造了一種能夠含有碳酸酐酶的水凝膠材料，這種酶可以加速二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽。
該研究的主要作者、北卡羅來納州立大學(xué)紡織工程、化學(xué)和科學(xué)助理研究教授沈家龍說：“這種使用3D打印的制造過程使一切變得更快、更精確。如果你有打印機(jī)和原材料，你就可以制造出這種功能性材料?！?/span>
科學(xué)家們混合了一種含有兩種不同有機(jī)化合物(或印刷“墨水”)和一種叫做碳酸酐酶的酶的溶液。然后，他們將水凝膠的線狀細(xì)絲打印成二維網(wǎng)格。同時(shí)，他們在打印時(shí)用紫外光固化溶液。
水凝膠被設(shè)計(jì)成擠壓成連續(xù)的細(xì)絲，機(jī)械強(qiáng)度足以用于3D打印。我們的細(xì)胞，在充滿液體和充滿液體的分隔區(qū)域中含有酶，作為我們設(shè)計(jì)的模型。這樣的環(huán)境對于酶的活性是非常理想的。
科學(xué)家們檢查了過濾器收集碳的有效性，并評估了這種材料的特性，以確定它彎曲和扭曲的程度。在一個(gè)小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)過濾器在氣體混合物中捕獲了24%的二氧化碳。過濾器的直徑小于一英寸(2厘米)。然而，它可以做得更大，并以其他模塊化的形狀堆疊成一個(gè)高柱，即使捕獲率低于他們在早期設(shè)計(jì)中所實(shí)現(xiàn)的。這可能會(huì)提高抓捕的效率。
Shen說：“為了獲得更高的捕獲率，我們需要使過濾器的直徑更大，或者將更多的過濾器堆疊在一起。我們不認(rèn)為這是個(gè)問題;這是為了便于測試而進(jìn)行的小規(guī)模初始測試?！?/span>
在過濾耐久性方面，該材料在超過1000小時(shí)后仍能達(dá)到其初始碳捕獲性能的52%。
該研究的共同通訊作者、北卡羅來納州立大學(xué)紡織工程、化學(xué)和科學(xué)副教授Sonja Salmon說:“這項(xiàng)工作仍處于早期階段，但我們的研究結(jié)果表明，有新的方法可以制造碳捕獲裝置的材料。我們?yōu)樘疾东@帶來了希望?！?/span>
在最近的一項(xiàng)研究中，來自北卡羅來納州立大學(xué)的科學(xué)家表明，3D打印可以用來制造二氧化碳捕獲過濾器。他們特別創(chuàng)造了一種能夠含有碳酸酐酶的水凝膠材料，這種酶可以加速二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽。
該研究的主要作者、北卡羅來納州立大學(xué)紡織工程、化學(xué)和科學(xué)助理研究教授沈家龍說：“這種使用3D打印的制造過程使一切變得更快、更精確。如果你有打印機(jī)和原材料，你就可以制造出這種功能性材料?！?/span>
科學(xué)家們混合了一種含有兩種不同有機(jī)化合物(或印刷“墨水”)和一種叫做碳酸酐酶的酶的溶液。然后，他們將水凝膠的線狀細(xì)絲打印成二維網(wǎng)格。同時(shí)，他們在打印時(shí)用紫外光固化溶液。
水凝膠被設(shè)計(jì)成擠壓成連續(xù)的細(xì)絲，機(jī)械強(qiáng)度足以用于3D打印。我們的細(xì)胞，在充滿液體和充滿液體的分隔區(qū)域中含有酶，作為我們設(shè)計(jì)的模型。這樣的環(huán)境對于酶的活性是非常理想的。
科學(xué)家們檢查了過濾器收集碳的有效性，并評估了這種材料的特性，以確定它彎曲和扭曲的程度。在一個(gè)小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)過濾器在氣體混合物中捕獲了24%的二氧化碳。過濾器的直徑小于一英寸(2厘米)。然而，它可以做得更大，并以其他模塊化的形狀堆疊成一個(gè)高柱，即使捕獲率低于他們在早期設(shè)計(jì)中所實(shí)現(xiàn)的。這可能會(huì)提高抓捕的效率。
Shen說：“為了獲得更高的捕獲率，我們需要使過濾器的直徑更大，或者將更多的過濾器堆疊在一起。我們不認(rèn)為這是個(gè)問題;這是為了便于測試而進(jìn)行的小規(guī)模初始測試?！?/span>
在過濾耐久性方面，該材料在超過1000小時(shí)后仍能達(dá)到其初始碳捕獲性能的52%。
該研究的共同通訊作者、北卡羅來納州立大學(xué)紡織工程、化學(xué)和科學(xué)副教授Sonja Salmon說:“這項(xiàng)工作仍處于早期階段，但我們的研究結(jié)果表明，有新的方法可以制造碳捕獲裝置的材料。我們?yōu)樘疾东@帶來了希望?！?/span>