3D打印机新闻:微米级化学催化剂有望商业化

日前，据英国皇家化学学会的期刊Material Horizons的一篇论文Immersion precipitation 3D printing (ip3DP)，来自新加坡科技与设计大学的研究人员想出了运用多种常见3D打印耗材材料制备显微镜级微观多孔结构的方法。

     微观多孔结构具有广泛的商业用途，像是18年8月卡内基梅隆大学副教授Rahul Panat带领他的团队成功制造出微观多孔锂电池，成功将电池容量提升4倍。或是MicGill大学的Damiano Pasini制造出接近天然骨骼多孔结构的3D打印骨骼植入物。无论是用于过滤，电池储存，人体植入物还是化学催化剂等等，微观多孔结构均有着广泛的应用背景和广阔的商业价值。

     现如今的显微镜级微观多孔结构，多需要生产工艺制作出来。且制备方法往往用溶液溶解原模型，以析出最终的多孔结构。而多余的可溶解原料也会被浪费。这也加大了生产成本投入。此外，由于生产工艺的限制，生产出的多孔材料也会在几何设计上有所限制。

     3D打印业，目前流行在耗材中加入可溶的PVA。在打印完成品后，通过溶解PVA，即可得到多孔状结构。而树脂3D打印耗材也有类似的制备多孔物方法，即通过在树脂中添加混合物得到该生产效果。但相比该校的研究成果而言，此生产方法生产出的多孔结构本身可控性就很小。而这种方法下，生产可选用的材料也极其有限。

     来自新加坡科技与设计大学的研究人员Rahul Karyappa等运用了一种新的打印方法，浸入式3D打印。

     通过该方法，他们能够打印出孔状结构（孔直径1-20μm）和无孔状微观结构。他们采用了饱和蒸气压及粘度变化范围大的墨水，来用于制造孔状结构。实验中，他们以溶入ABS的丙酮溶液作为墨水。并展示如何通过ABS树脂材料在墨水中的沉积来生产所需的3D打印内部多孔状结构。致孔剂则使液态树脂材料表面产生显微镜级多孔结构的。

     浸入式3D打印技术能够编织热塑材质内部微米到厘米级的可控孔状结构，对生产3D打印结构和功能性结构提供了极好的样例。 研究者运用了“聚合物-溶剂-非溶剂”的三种物质组合来达到他们理想的孔状沉淀物。

     上图是一张运用不同的3D打印材料制造出来的多孔状结构。 最必要的是，聚合物会和溶剂混合，这也是3D打印机的制备方法。 而浸入非溶液则会使沉淀形成，并使聚合物在接触非溶剂时固化。