近日，巴斯大學(xué)高級(jí)分離工程中心(CASE)的科學(xué)家預(yù)測(cè)說3D打印和先進(jìn)膜工程將有一個(gè)光明的未來。

膜是一種將氣體或液體分子分離成兩部分的半滲透選擇性屏障，常見的例子是能將鹽從水中分離出來的的反滲透膜。

在一篇新發(fā)表在《Journal of Membrane Science》上的論文中，CASE研究人員提到了目前膜工程面臨的幾個(gè)限制。據(jù)了解，受限于當(dāng)前的制造技術(shù)，膜的形式主要有管狀或中空狀纖維和平面表面樣式。結(jié)果是，我們今天所能制造出的膜相對(duì)來說是不精確的，而這反過來又限制了我們成功分離不同性質(zhì)的物質(zhì)的能力。

作為這方面的首次研究，該論文將3D打印技術(shù)視為一種能制造出更先進(jìn)的創(chuàng)新性膜的新手段。CASE團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，借助3D打印技術(shù)，他們能生產(chǎn)出不同形狀、類型和設(shè)計(jì)的膜，相比以前，還能進(jìn)行更精確的設(shè)計(jì)、制造和控制。

CASE研究人員

“我們率先探索了使用3D打印生產(chǎn)分離膜的可能性和挑戰(zhàn)，”CASE負(fù)責(zé)人Darrell Patterson博士說，“雖然3D打印技術(shù)還不夠成熟，無法大規(guī)模生產(chǎn)出有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的膜，但我們的研究揭示了未來3D打印的可能性，即生產(chǎn)出帶有受控的復(fù)雜孔狀結(jié)構(gòu)或整合的表面圖案的膜和基于自然的膜，這些膜目前是無法生產(chǎn)的。”

據(jù)CASE研究員說，3D打印非常適合用來制造帶有設(shè)計(jì)孔狀和表面形狀的膜，這些孔狀和形狀可以增加膜表面的微觀混合和剪切流。這樣的結(jié)果是能大大減少疏通堵塞所耗費(fèi)的時(shí)間和能源，同時(shí)還能讓膜保持更長(zhǎng)時(shí)間的清潔。

增材制造的使用反過來可以讓水工業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更可持續(xù)的分子分離并降低能源使用。

隨著世界各地的行業(yè)對(duì)環(huán)保的訴求逐漸增長(zhǎng)，CASE的這項(xiàng)研究受到了大家的歡迎。目前，全球高達(dá)15%的能源使用來自氣體、精細(xì)化學(xué)品、淡水等工業(yè)產(chǎn)品的分離與凈化，而分離過程也占到了工業(yè)資本和運(yùn)營(yíng)成本的40%至70%。

另一方面，膜技術(shù)本身潛在地提供了更低能源消耗和更可持續(xù)的分子分離，分子分離在分離液體和氣體方面具有廣泛的應(yīng)用。加上這些進(jìn)步，3D打印將在減少工業(yè)碳足跡的努力中發(fā)揮關(guān)鍵作用。