+375 (17) 270-33-00 +375 (29) 319-52-65
Работаем пн-чт 8:45-18:00, пт 8:45-17:00
Перерыв 13:00-14:00
icon viber icon telegram icon instagram

3D-печать аэрогеля из графена для очистки воды

07 Май 2021
автор Алеся Гуринович

Графен - это двухмерный материал, состоящий из одного слоя атомов углерода, образующих сотовую структуру. К его свойствам можно отнести высокую прочность (в 200 раз превосходящую сталь), хорошую проводимость тепла и электричества.

graphen

Аэрогели - это материалы с низкой плотностью и губчатой структурой, которые имеют ряд полезных применений, таких как тепловые и оптические изоляторы. Исследователей особенно интересуют графеновые аэрогели, поскольку они обладают дополнительными свойствами, такими как высокая сжимаемость и проводимость, и рекламируются как потенциальные амортизаторы, твердотельные батареи и катализаторы.

Aerogel

Графеновые аэрогели легче воздуха, но прочны, как сталь, и уже доказали свою полезность в аэрокосмической отрасли, хранении энергии и изоляции. И хотя в последнее время были достигнуты успехи в способах 3D-печати аэрогелей, создание сложных структур было труднодостижимым, что ограничивало весь потенциал материала.
 
Графеновые аэрогели представляют собой идеальный фильтр для очистки воды благодаря большой площади поверхности, возможности повторного использования и связывающей способности. Но чтобы обеспечить возможность 3D-печати отдельно стоящих структур аэрогеля, многие исследователи смешивали графен с полимерами, чтобы обеспечить поддержку в процессе печати. Однако полимеры трудно удалить после печати без повреждения структуры.
Исследователи из Университета в Буффало (США) недавно опубликовали статью о создании при помощи 3D-печати графенового аэрогеля, который можно использовать для фильтрации воды. Новая технология 3D-печати позволила изготавливать графеновые аэрогели со сложной микроструктурой. Изобретатели новых сверхлегких структур надеются, что этот метод откроет новые возможности для этого класса материалов.

graphene-aerogel

По последним сообщениям, новый материал напечатанный на 3Д-принтере, состоящий из аэрогеля, графена и двух полимеров, способен удалять красители, металлы и органические растворители из питьевой воды со 100% эффективностью. Разработку ученых можно использовать повторно, а также можно увеличивать в размерах с помощью 3D-печати. Это делает процесс доступным для использования на крупных предприятиях, например, на очистных сооружениях. Графеновый аэрогель можно удалить из воды и повторно использовать в других местах и он не оставляет никаких примесей в воде.

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ 3D-ПЕЧАТИ ГРАФЕНОВОГО АЭРОГЕЛЯ:

В процедуре, впервые предложенной изобретателями, специальная смесь графена, биомолекул и воды печатается на замороженной поверхности, а образующийся лед действует как поддерживающий каркас. Лед удаляют с помощью сублимационной сушки, а последующее нагревание удаляет кислород, оставляя графеновый аэрогель в той форме, в которой он был напечатан. Большая площадь поверхности фильтра (показанная ниже на снимке) связывает красители, органические растворители и тяжелые металлы из воды. Кроме того, графен заключен в нетоксичные биомолекулы и не проникает в отфильтрованную жидкость. 3D-печатную структуру можно оптимизировать геометрически для улучшения фильтрации и удобства.

graphene-aerogel_2

ПРЕИМУЩЕСТВА 3D-АЭРОГЕЛЯ ИЗ ГРАФЕНА:

  • Стопроцентная фильтрация примесей
  • Легкий вес
  • Графен не выщелачивается
  • Компоненты безопасны для человека
  • Оптимизируемая форма с точностью до миллиметра
  • Низкая стоимость печати
  • 3Д-печать любых размеров (масштабируемость)

3D Печать

Узнать о технологии 3D печати

Это процесс воссоздания реального объекта по образцу 3D модели. Цифровая 3D модель сохраняется в формате файла STL и передается на печать 3D принтеру. Затем 3D принтер, накладывая слой за слоем, формирует реальный объект.