随着3D打印技术的发展,许多行业已经找到了使用3D打印的方法,如医疗保健、航空航天等行业。但还有一个相当新的领域是使用这种技术来控制化学反应,也就是所谓的催化反应。催化剂由金属和陶瓷制成,可以形成类似物体,如齿轮、轮子和蜂窝。3D打印催化剂的生产包括将化学活性剂沉积到预印的结构上,根据特种化学品公司Clariant的说法,目前还不可能在商业上数量化3D打印催化剂。但艾姆斯实验室最近的发展可能会使我们更进一步。
艾姆斯是美国能源部科学国家实验室,为解决全球性问题创造了创新的能源解决方案、材料和技术。它由爱荷华州立大学运营,过去一年来一直专注于金属粉末技术开发,但其刚刚开发了一步式3D打印工艺来制造具有化学活性的催化物体。
该实验室新开发的方法只需一步,用便宜的商用SLA 3D打印机将化学与结构相结合,形成可定制的催化剂。研究人员首先在计算机上设计结构,然后通过激光照射充满定制树脂的液体缸来制造它们,激光使含有交联剂、单体和光引发剂的树脂聚合,然后逐层硬化。
爱荷华州立大学化学系研究生J.SebastiánManzano解释说:“我们开始使用的单体,或者说构建单元的设计是双功能的。它们与光反应硬化成三维结构,但仍然保留着化学反应发生的活性位点。”
艾姆斯表示,这个工艺所生产的产品具有“物体本身已具有的催化特性”。
艾姆斯实验室的多相催化科学家说:“我们可以控制结构本身的形状,我们称之为宏观特征。以及催化剂的设计、纳米尺度的特征,同时。这为快速生产定制设计的结构开辟了许多可能性,以执行各种化学转化。”
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