研究人员开发一种3D打印石墨烯气凝胶的新方法

美国纽约州立大学布法罗分校（the University at Buffalo）的研究人员开发了一种3D打印石墨烯气凝胶的新方法，克服了两个关键障碍使其能够很好地用于水处理。

该团队表示，这种技术有助于使石墨烯气凝胶具有足够的可扩展性和稳定性，从而达到可以反复使用的目的。虽然此前有类似的技术被用于水处理，但研究人员指出，这是“石墨烯”第一次被“3D打印出来”，并制成“气凝胶”，进而被用作水过滤器。

为了实现上述目标，研究人员为3D打印机创造了一种新型的石墨烯墨水。他们添加了两种聚合物使其具有合适的稠度——聚多巴胺和牛血清白蛋白，然后将其打印到一个六边形网格中。然后将这个结构冷冻干燥成气凝胶。

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该团队随后测试了它去除水中各种污染物的能力。结果显示，它对像己烷、庚烷和甲苯这样的有机溶剂效果最好，可以在10个循环中去除100%的污染物。另外，它还可以过滤掉铅和铬等重金属，以及阴离子埃文斯蓝和阳离子亚甲基蓝等有机染料。

为了证明气凝胶的再利用潜力，研究人员在气凝胶中使用了10次有机溶剂。每次，它都清除了100%的溶剂。研究人员还报告说，在第三个循环后，气凝胶捕捉亚甲基蓝的能力下降了2-20%。

该研究的共同作者、UB大学工程与应用科学学院环境工程助理教授Nirupam Aich博士表示，“我们的目标是在不释放任何有问题的化学残留物的情况下安全地去除水中的污染物。我们创造的气凝胶在放入水处理系统时能够保持其结构，它们可以应用于不同的水处理应用。”

此外，Aich博士还称，气凝胶可以按比例放大，因为与纳米片不同，气凝胶可以打印出更大的尺寸。过去，石墨烯纳米片在水过滤方面表现出了很大的潜力，但它们很难大规模生产。

他还指出，这消除了以前大规模生产中固有的问题，并使该工艺可用于大型设施，如污水处理厂。据介绍，气凝胶可以从水中去除，并在其他地方重复使用，而且它们不会在水中留下任何残留物。

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