水资源短缺是当今世界面临的紧迫挑战,预计到2050年,全球约52%的人口将生活在水资源紧张的地区。气候变化加剧了水资源的不稳定,导致干旱和极端天气事件频发,进而影响粮食安全和全球和平。为应对这一挑战,开发高效率、低能耗且经济可行的海水淡化和废水处理技术显得尤为重要。其中,基于水凝胶的界面太阳能蒸汽生成(Interfacial Solar Steam Generation, ISSG)技术因其零能耗和快速生产淡水的优势而备受关注。然而,传统的水凝胶制备方法在精确控制微观和宏观结构方面存在局限性,导致性能提升受限。近年来,3D打印技术(尤其是数字光处理,DLP)为水凝胶的精确制造提供了新的可能性,但现有的DLP打印墨水通常需要高浓度的前驱体材料,这不仅增加了成本,还降低了水凝胶的性能。
悉尼科技大学付强、Long Nghiem和中北大学孙友谊
等人介绍了一种
基于数字光处理(DLP)3D打印技术的新型低浓度水凝胶墨水的开发及其在界面太阳能蒸汽生成(ISSG)中的应用。
研究团队针对传统水凝胶制备方法在结构精度和性能上的局限性,以及现有DLP打印墨水高浓度导致的成本和性能问题,开发了一种仅含20 wt%前驱体的低浓度DLP打印墨水。通过引入长链聚乙烯醇(PVA)和少量石墨烯氧化物(GO),该墨水在405 nm紫外光下展现出优异的光固化性能,同时保持了良好的打印保真度和机械性能。
文章亮点:
(1)通过引入少量长链聚乙烯醇(PVA),
增强了打印墨水的物理交联和光固化性能
,
确保了打印过程中每一层的高保真度和结构完整性,为低浓度墨水的高性能提供了关键支持。
(2)
利用DLP 3D打印技术,研究者能够精确设计水凝胶的微观和宏观结构,包括凹面结构、带孔结构和节点结构。