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2017年11月2日，一種3D激光打印工藝可以創(chuàng)造一種化學(xué)活性催化物，而且只需一個步驟。因此，現(xiàn)在有了更高效的方法來制作可以產(chǎn)生復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的催化劑，而這些催化劑將廣泛地運用到各個工業(yè)領(lǐng)域中。

催化劑可以通過直接照射激光穿過一層逐層聚合和硬化的定制樹脂來一步完成制作。（圖片由美國能源部艾姆斯實驗室提供）

盡管3D打印已經(jīng)在很多領(lǐng)域中被應(yīng)用，然而將其作為一種產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或者催化的方式，還是相對較新的概念。目前，3D催化劑的制作通常涉及將化學(xué)活性劑沉積到預(yù)打印結(jié)構(gòu)上的各種方法。

美國能源部的艾姆斯實驗室（Ames Laboratory）方法通過便宜的商用3D打印機只用一個步驟將結(jié)構(gòu)與化學(xué)結(jié)合在一起。通過用計算機設(shè)計這些結(jié)構(gòu)，然后直接通過照射激光穿過逐層聚合和硬化的定制樹脂，最后產(chǎn)生具有催化性質(zhì)的產(chǎn)品。

愛荷華州的化學(xué)系的研究生Sebastián Manzano說：“我們首先設(shè)計的單體或者構(gòu)建單元是雙功能的，它們與光反應(yīng)硬化成三維結(jié)構(gòu)，并且仍然保留發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性位。

用艾姆斯實驗室方法建立的催化劑在有機化學(xué)常見的幾個反應(yīng)中的表現(xiàn)非常成功， 它們也適合用于進一步后處理，使多步反應(yīng)成為可能。

艾姆斯實驗室開發(fā)了一種可以定制成任何形狀的催化劑的一步式3-D打印工藝，比如在圖中的艾姆斯實驗室的標志設(shè)計。 （圖片由美國能源部艾姆斯實驗室提供）

美國能源部艾姆斯實驗室的多相催化科學(xué)家伊戈爾·斯洛夫說：“我們可以同時控制結(jié)構(gòu)本身的形狀 — 我們稱之為宏觀特征和催化劑的設(shè)計 — 納米級特征，這為快速生產(chǎn)用于執(zhí)行各種化學(xué)轉(zhuǎn)化的定制設(shè)計創(chuàng)造了許多可能性。”

 
翻譯/Nick
Source: Photonics