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用活性炭控制3D中的孔隙率

文章出处:3D打印行业点击?#38382;?script src="/plus/count.php?view=yes&aid=923&mid=1" type='text/javascript' language="javascript"> 次作者:admin
     研究人员对材料和金属3D打印的研究越来越深入,最近发表的《调谐多孔碳的三维打印中的活性炭》,来自达姆施塔特理工大学尝试了SLA 3D打印,以创建一?#20013;?#30340;机械稳定结构形式。
     3D打印过程的示意图,从液体光敏素开始,然后通过立体光刻3D打印生成多孔聚合物开孔结构(?#22982;?#26230;胞)并随后提取致孔?#26009;啵?#26368;后在热处理时产生活性炭开孔结构处理包括空气中的稳定化,氮气中的热解和CO2中的活化。
     通常以粉末形式获得,碳可以是经典的黑色,活化的或纳米材料。但通常情况下,这些类型的粉末中的电导率水平低 - 导致欧姆损失,并且对于更高表面积碳有用的应用具有更多限制的功能,例如:
电动
太阳能转换
能?#21019;?#22791;
气体分离
存储
废水处理
     科学家们期望使用单块结构,泡沫和“常规开孔结构”等结构可以克服碳材料的缺点。另一方面,对于需要柔性的结构,可以使用其他技术,如电子或激光熔化,SLA,FFF 3D打印?#21462;?#20197;前,直接油墨书写对石墨烯显?#22659;?#24040;大的潜力,但为了?#32435;?#23545;孔隙度问题的控制,研究人员努力在几个尺度上调整结构。
     研究宏观结构,研究人员进行了几个步骤,从SLA 3D打印开始控制部件,同时添加液体致孔剂以引起相分离并形成模板。提取后,聚合物通过氧气固化稳定,然后进行热解的最后步骤。
研究人员表示,“在最终的CO2活化过程中,可以增加所得碳结构的微孔性。”
     a)在3D打印机中不同照明时间后,含有50%DEP成孔剂和50%dvb、50%peta或25%dvb加25%peta的光树脂的红外光谱;b)在3D打印机中,芳香族和丙烯酸乙烯基的转换作为光照时间的函数,用于均聚反应。DVB或PETA的S和DVB和PETA的共聚以及50%体积百分比的DEP作为成孔剂。
     当聚合物转化为碳时,初始形状仍应保持不变。研究小组指出,首?#32570;?#39035;?#19994;?#21512;适的单体。在本研究中,最初使用的三种不同单体不适用于“设想的合成策略”,然而,由丙烯酸酯基单体和芳香单体组成的共聚物产生了“协同效应”。
     在研究和由此产生的过程中,聚合发生在从SLA 3D打印机中进行的光聚合过程中,这是慢反应DVB整合的唯一途径。研究人员还指出,在这项研究中,他们没有寻求平行均聚,因为这将分离聚合物,并在热解过程?#24615;?#25104;负面影响。
     研究人员说:“这?#20013;?#30340;、灵活的分级结?#22266;?#26448;料方法为在各种应用中识别和应用优化的碳材料铺平了道路。”连接结构可以利用的应用,例如由于更高的导电率或热导率,受益匪?#24120;?#22312;电化学应用中,计算机优化电极是一个非常有?#24052;?#30340;领域。
     虽然这项研究的研究人员可能已经深入研究了更复杂的方法来从碳中创造结构,但也发现了许多其他用途,从碳纳米管油墨到碳纤维复合材料,甚至形状?#19988;?#22797;合材料。
     A,B)碳纤维螺旋的SEM图像,其3D染色浓度为0.8mg mL-1,层厚度为20μm;C)基于四面体单元电池的碳开孔结构,并且3D染料浓度为0.4mg mL-1,层高度为100μm,支撑1.7kg?#21046;?#30340;重量。


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