淡水危機は解決されるかもしれない！ 3Dプリントは淡水化の効率を向上させることが期待されている

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-3-27 10:10 に最後に編集されました。

水ストレスは世界的に増加しています。人口増加はこの問題の緊急性をさらに高めるだけだろう。現在、技術革新がこの課題の解決に取り組んでいます。淡水化は一つの解決策だが、これまでのところ、このプロセスは非常に高価でエネルギーを大量に消費するため、最も深刻な水不足の時期にしか適していないことが分かっている。淡水化を含む水の浄化には、逆浸透法を使用するか、または海水を薄膜複合ポリアミド膜を含むフィルターカートリッジに通します。これらの膜は塩分やその他の不純物を捕捉し、真水が通過できるようにします。カートリッジ内に配置された膜により圧力が生まれ、水が通過するため、膜の処理がより効率的になります。膜の設計と製造の進歩により、淡水化に伴う複雑さとコストが削減されています。 Antarctic Bear によると、一部の研究者は 3D プリントによって幾何学的に複雑な形状や特徴を持つ膜を製造しようとしているとのことです。

バース大学の高度分離工学センターの研究者たちは、現在の製造方法よりも正確な設計を生み出すことを期待して、3D プリントを使用した分離膜工学の可能性の開発に注力しています。現在、膜は主に「界面重合」と呼ばれるプロセスによって製造されており、支持膜（通常は転相によって形成される）の表面に薄くて高密度のポリマー層をコーティングします。膜構造の制御には限界があるため、研究者は膜の設計を厳密に制御することはできませんが、この方法は広く研究され、十分に理解されているため、膜を製造するための選択肢として依然として選ばれています。逆浸透用の 3D プリント膜の研究はまだ始まったばかりです。これまでの研究では、複雑な 3D 形状の膜アプリケーションの内部機能を製造するための 3D プリントの有用性が実証されています。重要なのは、設計プロセスにおける完全な自由です。

バース大学先端分離工学センター（CASE）所長ダレル・パターソン博士は、3Dプリントされた膜は従来の方法で製造された膜に比べて多くの利点があると語った。「新しい 3D プリント設計では、パターンや自然に着想を得たデザインを印刷することで膜の汚れを減らし、スケーリング/濃度分極を減らし、膜全体の浸透を増やすことができます」と彼は言いました。CASE チームは、解像度、精度、ビルドサイズ、速度、光重合印刷材料、粉末、材料押し出し、積層、機械的特性、サポート、コストに基づくものを含む、現在のすべての付加製造方法を使用して製造された膜の長所と短所を文献から検討することにしました。

研究者らは、3Dプリント技術はまだ、既存の製品とコスト競争力のある大型膜を製造できる段階には達していないが、彼らの研究はこの技術の可能性を浮き彫りにしていると指摘している。将来的には、膜の特定の部分に選択的に供給し、汚れを減らすことでサブ分子グループを分離する膜材料を積層造形法で製造できるようになるかもしれません。他の部分は、異なる特性を持つ異なる材料で印刷することができ、同じシート上で異なる分子のサブセットを分離することができます。適応膜の表面変形も容易になる可能性があり、現在の製造方法は、詰まりにくい膜の製造に役立つ可能性があります。

3D プリントは、逆浸透で使用される高圧に関連する問題、特に水の脱塩が必要な場合に、除去する塩分濃度に応じて 50 ～ 80 バールに達する高圧の問題を解決する可能性もあります。「現在の膜はこうした圧力に耐えられる」とパターソン氏はCNNに語った。「将来、3Dプリントされた材料は機械的にさらに強固になり、現在の材料よりも変形が少なくなり、ストレスによる影響も少なくなると想像できます。」

ラピッドプロトタイピングは、従来のプロトタイピングと比較して、速度、効率、カスタマイズの面でも利点があります。 CASE チームは、3D プリントによって膜だけでなくスペーサーや膜アセンブリ全体も製造でき、全体的な製造時間を短縮できる可能性があることを発見しました。さらに、膜を製造するための AM プロセスでは、製造中に表面や界面の 2 つ以上の材料の組成を制御できるため、材料の複数の交互層や別の材料の選択的分布など、物理的特性と特徴の位置的変化が可能になり、膜の性能が向上します。

出典: 3D Tiger 詳しい情報:
3Dプリントされたカスタマイズされたフィルターは、メーカーが顧客の注文を時間通りに届けるのに役立ちます

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