中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网 Chinese Academy of Sciences | marine science and technology information network system

微信公众号

您当前的位置: 首页 > 资源详情

中国科学院海洋研究所提出3D打印技术在海洋防污领域的应用新策略

编译者:liguiju发布时间:Nov 20, 2023点击量:48 来源栏目:重要资讯

近日,国际增材制造领域期刊Additive Manufacturing (中科院JCR期刊分区工程技术1区TOP期刊,IF=11.0)刊发了中国科学院海洋研究所王毅研究员团队的最新研究成果3D printing technology meets marine biofouling: a study on antifouling resin for protecting marine sensors。

通常,海水水质评估都是通过pH值、溶解氧、全盐量、温度、电导率等参数来测定。在实际的海洋环境中,用于这些参数测定的传感器将会遭受生物污损的严重影响。海洋中的生物污损过程是快速且连续的,包括条件膜、生物膜、微型生物污损和大型生物污损等生长阶段。因此,传感器在水下服役时,其感测表面、外壳和支撑结构都将遭受污损,大大降低传感器的灵敏度及使用寿命,导致信号漂移和数据错误,同时会增加传感器的维护成本。当前,已经提出了各种防污策略来保护传感器的感测表面,例如机械防污、防污涂层、电解防污、紫外线照射等,但这些传统的防污策略针对于海洋传感器而言适用性并不强。随着当今海洋环境监测网络的发展,海洋传感器变得更小、更智能、更多样,未来理想的保护策略应该是低成本、低功耗、便于安装和不干扰监测的。因此,根据不同传感器结构上的差异,开发设计多种新型水下防污策略以确保传感器长期稳定的现场监测是十分必要的。

3D打印也被称为增材制造(AM),是一种快速制造的技术。这种新兴技术能够从根本上颠覆传统技术,将材料以定制、高效和灵活的方式转化为复杂的设备。随着3D打印技术在海洋环境中的应用愈加广泛,人们发现常用的3D打印聚合物材料同样容易遭受海洋生物污损。近年来,随着光固化3D打印设备的进步及工艺的成熟,对打印耗材光敏树脂也提出了愈加严格的要求:更快的固化速率、更低的收缩率、更多样化的功能以适用于不同场景。同时,含有水解树脂、防污剂和其他添加剂的自抛光防污涂料是现代防污技术的首选。因此,有必要开发一种3D打印防污功能墨水的制备方法,通过优化树脂配方、改造分子结构,以及添加改性填料等方法,改善光敏树脂的性能,为开发适用于海洋传感器感测表面的防污策略提供新方法。

本工作首次研发了一种防污型3D打印光敏树脂,该树脂具有优良的分散性能,固化后的树脂表面较为稳定,线性收缩率较小,允许其打印结构复杂且精度较高的实物构件,同时具有良好的综合力学性能。随后,利用所制备的树脂,根据一般传感器结构设计了几种防污器件,分别适用于室内、实海防污评价,测试结果均表现出了优异的防污能力。本工作通过多次试验获得科学配比,其工艺简单,易于控制,成本低廉,拓展了应用场景,能够有效防治海洋微生物的污损。这项工作为开发适用于海洋传感器感测表面的防污提供新方法,同时开辟了3D打印在防污领域的新应用。

论文第一作者为中科院海洋所博士研究生邓濯,通讯作者为王毅研究员。本工作得到了国家自然科学基金(42176047)的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.addma.2023.103697

提供服务:导出本资源

版权所有@2017中国科学院文献情报中心

制作维护:中国科学院文献情报中心信息系统部地址:北京中关村北四环西路33号邮政编号:100190