瑞士和意大利研究人员3D打印洁净水微装置
图1:光活性/抗微生物装置的内部结构(a);3D打印后的设备外观(b);无电镀铜沉积后放置在圆筒装置中的装置(c); CoNiP沉积后的器件(d);Ag / TiO2镀层后的器件(e);最终的微机器人外观(f)。
瑞士和意大利的研究人员在“用于环境应用的磁性导航3D打印多功能微型设备”中详细介绍了渐进式清洁设备的优势,因此需要采用更好的工艺来为世界提供洁净水。
虽然我们大多数人认为使用水是理所当然的,甚至每天浪费大量的水,只是刷牙或洗碗,却不怎么认为这是一种商品,在世界许多地方,这是一种可怕的需求。口渴在这种需要中发挥了重要作用,但污染的水和细菌可导致对人类致命的重大疾病,如霍乱和痢疾。其他污染可能是环境污染,导致某些地区的癌症集群。近年来,人们提出将被称为“游泳者”的小型机器用于水净化应用,但研究人员指出,一旦投入使用,它们通常很难恢复。
作者创造了一种能够发现污染物并杀死细菌的3D打印微型机器人原型。从微米到毫米不等,小型机器可以经济实惠且快速地制造 - 轻松实现批量生产。通过SLA 3D打印制造,微型装置由磁性层(由银构成)创建,由于控制磁场而允许远程操作。微装置也涂有银/二氧化钛复合材料:
图2:用于向3D打印表面赋予导电性的初始无电铜层的形态(a),比例尺为2_μm;形态为CoNiP层(b),比例尺为2_μm;金属化SP样品的结构(c),比例尺为400_μm;最终Ag/TiO2复合材料的表面形态(d),比例尺为4_μm;用CoNiP(e)涂覆的PL样品的VSM表征;未涂层(f)的AFM表征,Cu / CoNiP涂覆的(g)和Cu / CoNiP / Cu / Ag / TiO 2涂覆的(h)器件。
“银的杀菌活性和二氧化钛的光催化性能可以在复合材料中结合,以实现整合的水清洗功能,正如最近的文献中所证明的化学气相沉积层。”作者说,“然而,为了将银和二氧化钛结合在同一平台中,电化学共沉积是最具吸引力的方法,因为它可以简单且经济地生长由具有嵌入陶瓷微米或纳米颗粒的金属基质制成的分散体涂层。”
用于这些小型装置的技术被称为“滚镀”,允许将大量物体放入容器中并通过部件和容器的接触来导电。这些部件是在由数字蜡系统(DWS)生产的028 J PLUS型商用立体光刻机上打印的,该机使用填充有20%m/m硅铝粉的聚氨酯-丙烯酸酯基树脂(DL260,DWS)。研究人员发现,虽然这些涂层的保形性不如化学涂层,但它们适用于水清洗,具有光催化和抗菌活性。
研究人员总结道:“在目前的工作中获得的微型机器人可以应用于小型水库和管道内的水净化,可能采用扩大的磁力驱动装置。此外,该装置也可用于在哺乳动物细胞存在下控制细菌。这一事实表明人体体内也可能使用。总之,它们对于需要结合抗微生物和光催化功能的应用具有吸引力,这些功能必须以高度局部化和精确的方式单独进行。”
由于3D打印几乎影响到可以想象的各种类型的领域,水行业也不例外。其结果不仅能够在更好的系统的研究和开发方面,而且在当今的实际过程中产生真正的差异。在水处理材料(如膜)、水质测量装置的情况下,已经对部件进行了改进,甚至在增加获得清洁水的途径方面取得了进展。
图3:[图像来源:用于环境应用的磁导航3D打印多功能微型设备]