科學家開發出幫助氫動力汽車的3D列印氣體吸收MOF塑膠感測器

近日， 美國國家標準技術研究所（NIST）和位於華盛頓的美國大學科學家發現， 3D列印ABS塑膠有可能整合可以在環境中儲存和檢測氣體的物質。 這一發現可以應用於對抗溫室氣體和推進氫動力車輛發展。

據悉， 所討論的物質稱為金屬有機骨架， 簡稱為MOF。 MOF基本上是一種可以適應於吸引和存儲特定類型氣體的材料。 目前， MOFs用於石油煉製工藝。

然而， 最近NIST和美國大學的一組科學家團隊認識到MOFs可用於氣體傳感技術， 主要是因為材料捕獲和過濾甲烷和二氧化碳等氣體的能力。

儘管如此， 該項目並不像將MOFs釋放到空氣中來捕獲溫室氣體分子那樣簡單， 因為研究人員必須找到一種方法來改變MOF顆粒（據報導， 這些分子在散裝時具有一致性）成為實用的感測器結構。

這就需要3D列印的説明。

科學家意識到， 如果可以將MOF混合成3D列印塑膠， 那麼有可能製造幾乎任何形狀或結構的MOF嵌入式感測器， 從而使該技術適用于廣泛的應用。

據團隊介紹， 塑膠是容納MOFs的完美材料， 因為它的滲透性允許氣體通過它， 這反過來又允許MOFs捕獲它們被設計識別的氣體分子。

經過測試， 研究人員發現， 可3D列印塑膠和MOFs確實網格化， 因為MOF甚至在3D印表機將塑膠熔化時仍保持均勻的分佈。

當他們使用儲氫MOF測試3D列印結構時， 他們發現3D列印物件具有積極的結果。

事實上， 當MOF塑膠部件僅針對塑膠部件進行測試時， 他們發現， MOF混合物的氫氣量是僅塑膠部分保留的氫氣量的50倍以上。

能夠將這種特殊氣體儲存在塑膠件中，

這在汽車行業有很大的優勢。 作為NIST感測器科學家Zeeshan Ahmed解釋說：“在氫動力汽車方面， 汽車行業仍然在尋找一種便宜、輕便的方式來儲存燃油。 我們希望塑膠中的MOF可能成為燃油箱的基礎。 目標是找到一種可以容納4.5％氫的重量的儲存方法， 而現在我們已經略低於百分之一， ”Ahmed補充道。 “但從材料的角度來看， 我們不需要大幅度的改善， 以達到目標， 所以我們看到玻璃或塑膠-已經半滿了。 ”

研究人員已經發表了一篇關於可3D列印的MOF塑膠的研究報告， 並正在出版第二篇論文， 介紹一些MOF如何有效地儲存氫氣和氮氣分子。

據報導， 第二項研究還涉及如何確保含有MOFs的3D列印塑膠結構不會在濕度下腐蝕或降解。 研究人員表示，

未來， 他們將與NIST外的其他集團合作， 以繼續研究。

據悉， 標題為“採用ABS-MOF複合材料製造的3D列印儲氫材料”的第一項研究已經發表在Polymers for Advanced Technologies雜誌上。