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首页 > 资讯中心科(kē)學(xué)家使用(yòng)青岛3D打印制作二氧化碳捕获过滤器
发布时间：2023-06-08
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氧化碳排放造成了大气中二氧化碳水平的突然增加。这将导致温室效应加剧和全球变暖。因此，消除重要点源的二氧化碳排放是应对气候变化危机的最关键的缓解措施之一。
在最近的一项研究中，来自北卡罗来纳州立大學(xué)的科(kē)學(xué)家表明，3D打印可(kě)以用(yòng)来制造二氧化碳捕获过滤器。他(tā)们特别创造了一种能(néng)够含有(yǒu)碳酸酐酶的水凝胶材料，这种酶可(kě)以加速二氧化碳和水转化為(wèi)碳酸氢盐。
该研究的主要作者、北卡罗来纳州立大學(xué)纺织工程、化學(xué)和科(kē)學(xué)助理(lǐ)研究教授沈家龙说：“这种使用(yòng)3D打印的制造过程使一切变得更快、更精确。如果你有(yǒu)打印机和原材料，你就可(kě)以制造出这种功能(néng)性材料。”
科(kē)學(xué)家们混合了一种含有(yǒu)两种不同有(yǒu)机化合物(wù)(或印刷“墨水”)和一种叫做碳酸酐酶的酶的溶液。然后，他(tā)们将水凝胶的線(xiàn)状细丝打印成二维网格。同时，他(tā)们在打印时用(yòng)紫外光固化溶液。
水凝胶被设计成挤压成连续的细丝，机械强度足以用(yòng)于3D打印。我们的细胞，在充满液體(tǐ)和充满液體(tǐ)的分(fēn)隔區(qū)域中含有(yǒu)酶，作為(wèi)我们设计的模型。这样的环境对于酶的活性是非常理(lǐ)想的。
科(kē)學(xué)家们检查了过滤器收集碳的有(yǒu)效性，并评估了这种材料的特性，以确定它弯曲和扭曲的程度。在一个小(xiǎo)规模的实验中，他(tā)们发现过滤器在气體(tǐ)混合物(wù)中捕获了24%的二氧化碳。过滤器的直径小(xiǎo)于一英寸(2厘米)。然而，它可(kě)以做得更大，并以其他(tā)模块化的形状堆叠成一个高柱，即使捕获率低于他(tā)们在早期设计中所实现的。这可(kě)能(néng)会提高抓捕的效率。
Shen说：“為(wèi)了获得更高的捕获率，我们需要使过滤器的直径更大，或者将更多(duō)的过滤器堆叠在一起。我们不认為(wèi)这是个问题;这是為(wèi)了便于测试而进行的小(xiǎo)规模初始测试。”
在过滤耐久性方面，该材料在超过1000小(xiǎo)时后仍能(néng)达到其初始碳捕获性能(néng)的52%。
该研究的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大學(xué)纺织工程、化學(xué)和科(kē)學(xué)副教授Sonja Salmon说:“这项工作仍处于早期阶段，但我们的研究结果表明，有(yǒu)新(xīn)的方法可(kě)以制造碳捕获装置的材料。我们為(wèi)碳捕获带来了希望。”
在最近的一项研究中，来自北卡罗来纳州立大學(xué)的科(kē)學(xué)家表明，3D打印可(kě)以用(yòng)来制造二氧化碳捕获过滤器。他(tā)们特别创造了一种能(néng)够含有(yǒu)碳酸酐酶的水凝胶材料，这种酶可(kě)以加速二氧化碳和水转化為(wèi)碳酸氢盐。
该研究的主要作者、北卡罗来纳州立大學(xué)纺织工程、化學(xué)和科(kē)學(xué)助理(lǐ)研究教授沈家龙说：“这种使用(yòng)3D打印的制造过程使一切变得更快、更精确。如果你有(yǒu)打印机和原材料，你就可(kě)以制造出这种功能(néng)性材料。”
科(kē)學(xué)家们混合了一种含有(yǒu)两种不同有(yǒu)机化合物(wù)(或印刷“墨水”)和一种叫做碳酸酐酶的酶的溶液。然后，他(tā)们将水凝胶的線(xiàn)状细丝打印成二维网格。同时，他(tā)们在打印时用(yòng)紫外光固化溶液。
水凝胶被设计成挤压成连续的细丝，机械强度足以用(yòng)于3D打印。我们的细胞，在充满液體(tǐ)和充满液體(tǐ)的分(fēn)隔區(qū)域中含有(yǒu)酶，作為(wèi)我们设计的模型。这样的环境对于酶的活性是非常理(lǐ)想的。
科(kē)學(xué)家们检查了过滤器收集碳的有(yǒu)效性，并评估了这种材料的特性，以确定它弯曲和扭曲的程度。在一个小(xiǎo)规模的实验中，他(tā)们发现过滤器在气體(tǐ)混合物(wù)中捕获了24%的二氧化碳。过滤器的直径小(xiǎo)于一英寸(2厘米)。然而，它可(kě)以做得更大，并以其他(tā)模块化的形状堆叠成一个高柱，即使捕获率低于他(tā)们在早期设计中所实现的。这可(kě)能(néng)会提高抓捕的效率。
Shen说：“為(wèi)了获得更高的捕获率，我们需要使过滤器的直径更大，或者将更多(duō)的过滤器堆叠在一起。我们不认為(wèi)这是个问题;这是為(wèi)了便于测试而进行的小(xiǎo)规模初始测试。”
在过滤耐久性方面，该材料在超过1000小(xiǎo)时后仍能(néng)达到其初始碳捕获性能(néng)的52%。
该研究的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大學(xué)纺织工程、化學(xué)和科(kē)學(xué)副教授Sonja Salmon说:“这项工作仍处于早期阶段，但我们的研究结果表明，有(yǒu)新(xīn)的方法可(kě)以制造碳捕获装置的材料。我们為(wèi)碳捕获带来了希望。”