钨光催化过滤器将成3D打印机标配组件

如果要问当下什么产业技术最具潜力，有不少人可能会提到3D打印。诚然，3D打印直接将虚拟的数字化实体模型转变为产品，简化了生产流程，降低研发成本，缩短研发周期，使得任意复杂结构零部件的生产成为可能，这是工业一次飞跃式发展，在未来的十年或更短时间，3D打印技术将会给许多行业带来翻天覆地的变化。

随着研究的深入，3D打印机正在慢慢地褪去它神秘的面纱，一步一个脚印地从实验室迈向工业生产。对于设计和制造而言，它确定很“牛”，只是“金无足赤，人无完人”。人们在过多关注和宣扬其优势的同时，是否还想过3D打印机可能还会存在一些被忽视的隐患？

近来，有国外的科研人员发现，许多常见的3D打印材料在加工过程中会散发出有害的有机化合物，从而导致人体出现一系列不同的症状。

部分的3D打印机存在着一个特点，就是需要用到粘结剂，也可以通俗地称之为胶水，接触过装修的朋友大多明白，工业胶水基本含有甲醛。此外，有些材料本身在打印过程中就会释放出危害性，常用的丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS），聚乳酸（PLA），聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和尼龙都会释放出挥发性有机化合物，甚至低于正常的打印温度就可能挥发出来。

例如常见的熔融沉积成型技术（FDM），这是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等)加热熔化进而堆积成型方法，有研究人员对这种印刷的热解重量进行过测试，发现加热这些细丝会使有机蒸气释放出来，这些蒸气中含有的挥发性有机物微粒可能导致眼，鼻，喉刺激，头痛，失去协调，恶心。

美国环境保护部门就曾发出警示：“使用3D打印机的企业，政府机构，大学和其他机构需要意识到，如果不采取适当的安全预防措施和工程控制措施，这种技术可能会使人们面临呼吸和健康问题”。对此，研究人员认为：“良好的净化过滤和的通风环境是降低3D打印潜在健康危害的有效方法”。除了确保在大而通风的房间内进行打印之外，研究人员建议在3D打印机中集成特殊的净化过滤器模块，最大限度地减少排放的颗粒和挥发性有机物对用户健康的负面影响。在一项试验中，研究人员使用了钨酸铋/银复合光催化剂的净化模块来进行测试。

钨酸铋是结构最为简单的Aurivillius型氧化物，由(Bi₂O₂)n₂n⁺层和钙钛矿型(WO₄)n₂n^-片层交替出现，形成正交结构，特殊的结构赋予其特殊的介电、发光、离子导体、催化等性能，相对于传统的TiO₂材料，钨酸铋具有较窄的禁带宽度，可以转换更多的光线，但缺点就易产生空穴复合,光催化能力有限。而银不仅是一种天然的抗菌杀毒材料,亦是一种优良的光敏材料，其催化性能很好，但是其能带比较宽，只能吸收紫外光，在光照下不稳定。

研究人员认为，将钨酸铋与银两者结合，取长补短，使用这种复合光催化剂来净化3D打印机的挥发性有机物是卓有成效的。传统的空气过滤器难以捕捉尺寸小于0.3μm的有害因子，而使用光催化过滤器，可以利用紫外线来直接降解这些化合物。使用含纳米钨酸铋和纳米银的复合净化模块来吸收光子，光催化能将光的能量转换成激发的电荷载流子，然后，它们可以启动并激发光催化剂表面发生的氧化还原反应，将吸附的有机和无机化合物降解成小的安全分子，如H₂O和CO₂。

目前，国外多家公司正在进行类似的安全研究，并已经在这个领域取得进展。还有部分公司专门为3D打印设计的光催化过滤器申请了专利。在未来，光催化净化模块将成为3D打印机的标配组件之一。

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