最近的一篇论文发表在杂志上加法制造证明的可行性印刷三维(3 d)多孔碳结构使用部分脱水乳清作为前体。
研究:从乳清robocasting定制的三维多孔碳。图片来源:奥马克/ Shutterstock.com
背景
加法制造(AM) / 3 d打印技术最近被用来产生激活碳。然而,大多数的多孔碳前体印刷使用这些技术是热塑性材料,往往失去碳化后的形状。欧洲杯足球竞彩
虽然使用了一些策略来克服这一挑战,其中大部分涉及使用复杂的前兆和复杂的方法。因此,研究人员提出了一个简单的方法来合成三维多孔碳在这项研究中使用部分脱水乳清作为碳前驱。乳清,可持续的自然产品,每年产生大量的乳制品行业在世界各地。
3 d打印墨水或贴可以轻易获得使用乳清,和extrusion-based贴可以有效地使用技术,如robocasting。随后,3 d打印的乳清结构可以通过简单转换成多孔碳碳化而不失去原来的形状。
这项研究
在这项研究中,研究人员使用的可行性调查部分水化乳清打印各种多孔碳结构如棱镜或气瓶使用robocasting技术与格子图案的馅料。之后,他们调查印刷碳结构的性质。
修改CERAMBOT Pro打印机20 Ga的塑料喷嘴用于打印不同的三维多孔碳结构。Pronterface软件是用于打印控制,融合360年和PrusaSlicer用于设计和切片三维块,分别。
所有层的层高度和印刷速度维持在0.6毫米和20 mm / s,分别。此外,结构-印刷oC不使用额外的加热设备。墨水/粘贴被hand-mixing准备各种各样的蒸馏水和乳清粉的比例。
Haake火星二世与一个20毫米的转盘旋转流变仪固定平行基地是用来评估糊流变学。粘弹性参数,如损耗模量、复杂的粘度,相角,和储能模量决定通过执行小振幅振荡剪切(sao)测试。
乳清结构干了24小时60岁o印刷,然后由最初加热治愈后C 6 h 150oC在实验室烤箱然后多达250oC在一个oC /分钟升温速率。随后,治愈标本碳化在90毫米陶瓷反应堆在100毫升/分钟氮气体流在850oC在10oC /分钟升温速率为1.5 h的浸泡时间。
选择碳化标本软化使用常规洗涤程序。蒸馏水、盐酸、氢氟化顺序使用,彻底清洗减少灰分含量的样品,这是与原始乳清的盐含量有关。
人员执行有机元素分析、热重分析和场发射扫描电子microscopy-energy色散x射线(FESEM-EDX)分析表征的炭化样品。
Dubinin-Radushkevich模型和Brunauer-Emmett-Teller模型被用来确定微孔体积和比表面积的样本,分别。英斯特朗8562型设备是用来执行一个抗压测试。
观察
不同的三维多孔碳结构使用robocasting成功合成技术,其次是供暖固化过程和传统的碳化。打印出来贴了容易被混合水和乳清粉,表现为热固性聚合物在加热。
糊配方包含76 wt %的固体被选为最佳膏配方3 d打印机的打印精度在室温下。所选配方显示适当的剪切稀化行为。
此外,动态和静态屈服应力的能力确认的选择乳清粘贴流过打印机喷嘴在大多数robocasting设备和维护适当的一致性来维持垂直连续层。
演示的墨水完全恢复后温和压力和一个非常稳定的solid-dominating行为后严重强调线性粘弹性区域内。此外,没有观察到改变流变特性的粘贴/油墨在印刷时间。
印刷的固化之前乳清结构成功地保存他们的初始形状碳化挥发物的防止不受控制的排放。然而,观察各向同性大小减少23%结构由于热收缩。
三维晶格与425年的碳丝µm筛孔尺寸和直径500µm生产碳化后,显示精度高的技术在印刷多孔碳结构。没有粘贴流控制在本研究中使用的打印机没有影响到印刷质量。
碳化3 d结构包含大量的灰由于含盐量较高的乳清前体。然而,去矿化作用的结构有效地去除灰分的碳化样本。
高度多孔三维碳结构最大孔隙度高达72%,比表面500米的地区2/ g后得到的过程。此外,3 d结构还演示了良好的机械性能和较高的抗压强度达到6.3 MPa。
综上所述,本研究的结果证明了利用部分脱水乳清的可行性作为碳前驱打印不同的三维多孔碳结构使用robocasting技术。
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源
费尔南德斯。苏亚雷斯,M。Llamas-Unzueta, R。等。从乳清robocasting定制的三维多孔碳。加法制造2022年。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860422004730?via%3Dihub
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