你可以用3D打印机制作二氧化碳过滤器
在一项新研究中，北卡罗来纳州立大学的研究人员证明，可以使用 3D 打印制作二氧化碳捕获过滤器。具体来说，他们打印了一种可以容纳碳酸酐酶的水凝胶材料，这种酶可以加速将二氧化碳和水转化为碳酸氢盐的反应。
发表在《凝胶》杂志上的研究结果表明，3D 打印可能是一种更快、更通用的过滤器设计方法。
“这种使用 3D 打印的制造过程使一切变得更快、更精确，”该研究的主要作者、北卡罗来纳州立大学纺织工程、化学和科学助理研究教授沉佳龙说。“如果你能使用打印机和原材料，你就可以制造这种功能性材料。”
在这项研究中，北卡罗来纳州威尔逊纺织学院的研究人员混合了一种溶液，该溶液含有两种不同的有机化合物(或印刷“油墨”)和一种称为碳酸酐酶的酶。然后，研究人员将水凝胶的线状细丝打印成二维网格，同时在打印时用紫外线固化溶液。
“我们配制的水凝胶的机械强度足以进行 3D 打印，并且还可以挤出成连续的细丝，”沉说。“我们设计背后的灵感来自我们自己的细胞，这些细胞将酶包装在充满液体的分隔空间中。这种环境有利于帮助酶发挥作用。”
研究人员测试了材料的特性以了解其弯曲和扭曲的程度，并研究了过滤器的碳捕获性能。在一个小规模的实验中，他们发现过滤器捕获了气体混合物中 24% 的二氧化碳。虽然捕获率低于他们在以前的设计中所达到的水平，但过滤器的直径小于一英寸(2 厘米)，并且可以做得更大并采用不同的模块化形状，以便将它们堆叠在一个高柱中. 研究人员说，这可以提高捕获效率。
“为了获得更高的捕获率，我们需要使过滤器的直径更大，或者将更多的过滤器堆叠在一起，”沉说。“我们认为这不是问题;这是为了便于测试而进行的小规模初步测试。”
研究人员还测试了该材料的过滤耐久性，发现它在 1000 多个小时后仍保留了其初始碳捕获性能的 52%。
“这项工作仍处于早期阶段，但我们的研究结果表明，有新的方法可以制造碳捕获设备的材料，”该研究的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学纺织工程、化学和科学副教授 Sonja Salmon 说。“我们为碳捕获带来了希望。”
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