北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University )科学团队在最新研究中指出,或许可用3D打印制作碳捕集的过滤器。科学家们特别创造出一种能容纳碳酸酐酶(carbonic anhydrase)的水凝胶(hydrogel)材料,碳酸酐酶是种能快速将二氧化碳及水催化为碳酸氢钠(bicarbonate)的酵素。
研究主要作者沈佳龙(Jialong Shen,音译)表示,「这种利用3D打印的制造过程,能让一切变得更快速、更精确。如果你可以使用打印机及该原料,就可以做出这个机能材料。」沈佳龙是北卡州立大学纺织工程、化学及科学助理教授。
科学家混合了一种溶液,内含两种不同的有机化合物─或打印「墨水」—以及被称作碳酸酐酶的酵素,接着将水凝胶的线状细丝打印成两维度的网格,同时在印列时以紫外线(UV light)固化该溶液。
科学家对过滤器的碳捕集效性进行检验,也评估该材质的特性以确定其弯曲及扭曲程度。在一项小规模实验中,科学家发现过滤器捕集到气体组合中24%的二氧化碳。该过滤器直径虽不到2公分,但可以制作成更大或其它模块形状,并将其堆栈成很高的柱体,即使捕集率低于其在初期设计中所达到程度。这或许能改善碳捕集的有效性。
沈佳龙指出,「为了提升捕集率,我们需要制作直径更大的过滤器,或将更多的过滤器堆栈在一起。我们认为这不会是项问题,这只是为了易于检验进行的小规模初步测试。」
至于过滤器的耐用性,研究发现该材质在经过1,000多个小时后,可达到其最初碳捕集效性的52%。
研究共同作者萨蒙(Sonja Salmon)说明,「这项工作仍在初期阶段,但我们的研究表明,在碳捕集装置的材料制作方面有了新方法。我们为碳捕集带来了希望。」萨蒙也是北卡州立大学的纺织工程、化学及科学助理教授。