武漢工程大學(xué)在3D打印復合材料應用于光催化領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展

近日，界面材料研究領(lǐng)域權威期刊ACS Applied Materials & Interfaces在線(xiàn)發(fā)表了武漢工程大學(xué)郭嘉教授課題組在3D打印復合材料應用于光催化領(lǐng)域的研究論文。 論文題目為“Photoactive hybrid materials with fractal designs produced via 3D printing and plasma grafting technologies”，第一作者為武漢工程大學(xué)法籍教師Yoann de Rancourt de Mimérand博士。



Wuhan Engineering University

3D打印復合材料制備過(guò)程簡(jiǎn)圖。來(lái)源：武漢工程大學(xué)



功能化的復合物 

該論文旨在探索分形幾何在材料科學(xué)領(lǐng)域的具體應用潛力。

利用3D打印技術(shù)制造的聚合物分形結構，通過(guò)等離子體接枝技術(shù)，打印高度有序并提供重要表面積的基底用來(lái)固定納米催化劑顆粒。 研究團隊探究了分形金字塔和分形錐體兩種分形單元，對分形金字塔進(jìn)行了大量的表征，多種復雜的上層結構通過(guò)分解單元得到進(jìn)一步研究，并基于上述理論模型，利用計算機輔助設計(CAD)對三維結構進(jìn)行了設計。 

研究團隊在CAD模型的基礎上，采用熔融沉積技術(shù)以聚乳酸為耗材“打印”具有分形結構的多孔聚合物基質(zhì)，采用核殼合成和等離子體接枝相結合的方法，成功地將納米氧化鋅包覆在聚乳酸基底上。提高了催化劑的催化表面與反應介質(zhì)的接觸面積，從而提高光催化產(chǎn)氫的產(chǎn)量。

根據武漢工程大學(xué)，該研究的創(chuàng )新點(diǎn)及其科學(xué)意義包括： -利用氧化鋅光催化活性產(chǎn)氫氣； -設計并3D“打印”具有分形結構的聚合物基質(zhì)，增加光催化反應面積； -首次結合核殼技術(shù)、等離子體接枝技術(shù)以及3D打印技術(shù)獲得了功能化的復合物。從幾何、尺寸和微觀(guān)結構對光催化劑進(jìn)行了改進(jìn)，從而提高產(chǎn)氫氣的效率。