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3D打印助力循环经济:从用过的咖啡胶囊中提取3D打印原料

3D打印助力循环经济:从用过的咖啡胶囊中提取3D打印原料

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-05-08 18:59
  • 访问量:

【概要描述】

3D打印助力循环经济:从用过的咖啡胶囊中提取3D打印原料

【概要描述】

  • 分类:行业动态
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2023年2月6日,巴西圣卡洛斯联邦大学和坎皮纳斯州立大学研究人员在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering journal》上发表题为Circular Economy Electrochemistry: Creating Additive Manufacturing Feedstocks for Caffeine Detection from PostIndustrial Coffee Pod Waste的研究文章,报道了一种将咖啡胶囊包装中的非导电聚乳酸回收利用作为材料,采用3D打印工艺将其制备成电化学传感器的策略。

原文链接:

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c06514

  研究简介  

本文报道了一种将咖啡机胶囊的工业后聚乳酸(PI-PLA)回收利用,制成电分析传感器的策略,用于检测真正的茶和咖啡样品中的咖啡因。PI-PLA被转化为非导电和导电细丝,以生产完整的电分析电池,包括增材制造的电极(AMEs)。电分析电池的设计采用了细胞体和电极的单独打印,以增加可回收性。

 

回收利用咖啡胶囊用于3D打印的工作流程

研究人员生产了三种定制的导电长丝配方,其中PI-PLA (61.62 wt %),炭黑(CB, 29.60 wt %)和聚琥珀酸乙烯(PES, 8.78 wt %)被证明为最适合使用的,因为它具有等效的电化学性能,更低的材料成本,并且与具有更高PES负载和可打印能力的长丝相比,热稳定性更好。结果表明,该系统检测咖啡因的灵敏度为0.055±0.001 μA μM-,检测限为0.23 μM,定量限为0.76 μM,激活后的相对标准偏差为3.14%。实验结果表明,8.78%的活化PES电极能够检测真实和加标的伯爵茶和阿拉伯咖啡样品中的咖啡因含量,回收率为96.7% ~ 102%。
这项工作报告了AM,电化学研究,土地可持续性的方式的范式转变,可以协同并成为循环经济的一部分,类似于循环经济电化学。

图1 (A)用于定制导电和非导电灯丝生产的方法示意图。(B)熔体流动指数与PLA单元循环次数的关系。(C)定制导电长丝的热重分析,以及与回收PLA和商业来源的导电PLA长丝的比较。(D)活化后的8.78% PES电极的XPS C 1s数据,突出显示了活化后石墨碳峰的外观。(E)活化后的8.78% PES电极的SEM表面图像。

图2 整个工作过程中使用的电池图像,包括(A)顶视图,显示电池内部的电极面;(B)等距切口,显示电极设计,以及螺栓,垫圈和用于密封电池的热设置插入件;(C)底部切口,显示O形环和电极插入点,以及热设置插入件;(D)底部视图,显示密封螺栓和电极连接点。

图3 (A)以8.78% PES AME作为工作电极、计数器电极和伪参比电极,六胺氯化钌(1 mM, 0.1 M KCI) (5-300 mV s-)的循环伏安图。(B)在25 mV s-下,13.15% AMEs的外部电极和伪参考电极的比较,突出了峰值电位的变化。(C)用三种定制材料和商用材料打印的AMES获得的cv的叠加,并使用3D打印的伪参考电极和对电极。(D) Randle Sevcik比较了AMES打印的三种定制灯丝和商业灯丝,以及3D打印的伪参考电极和反电极。

——END——

深圳奇遇科技有限公司一直致力于突破陶瓷3D打印的应用场景,为更多领域提供3D打印服务与支持,团队所研发的DIW直写3D打印机可打印石墨烯等柔性电路材料,DLP光固化3D打印机可打印磷酸铁锂、镍钴锰酸锂等电极材料,可用于3D打印电池电极的相关研究。

图4 奇遇科技DIW 3D打印电池电极

 
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