The potential of 3D printing in facilitating carbon neutrality

The potential of 3D printing in facilitating carbon neutrality

全球气候变暖严重威胁着人类的生存和可持续发展,是当前人类面临的重大全球性挑战之一。大幅减少化石燃料的使用被视为减少温室气体排放的主要举措。然而,化石燃料是最主要的能源,当前的减排政策不可能在不牺牲经济发展和人民生活的情况下实现碳中和目标。3D打印作为一种环境友好的增材制造技术,能够有效推动能源结构调整和产业升级,但其在碳中和方面的潜力还没有引起足够的关注。3D打印工作室探讨了3D打印技术在制造业、建筑、能源、畜牧业和碳捕获与封存等关键行业促进碳中和的潜力。研究成果近期发表于Journal of Environmental Sciences。

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The critical role of feed spacer channel porosity in membrane biofouling: Insights and implications

The critical role of feed spacer channel porosity in membrane biofouling: Insights and implications

清华大学黄霞教授团队在水处理进水格网结构和性能优化的研究中取得新进展。该研究利用数值模拟和生物污染实验探究了16种具有不同几何参数和通道孔隙率的进水隔网在膜生物污染中的关键作用。实验结果表明,水力学性能和抗污染性能对隔网直径和隔网厚度的变化更为敏感,而进水通道孔隙率在生物污垢发展中发挥了关键作用,当通道孔隙率在0.85左右时,进水隔网具有最佳的水力学性能和抗污染性能。3D打印工作室协作完成了不同进水隔网的加工制造工作。相关成果近期发表于Journal of Membrane Science。

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3D printing of TiO2 nano particles containing macrostructures for As(III) removal in water

3D printing of TiO2 nano particles containing macrostructures for As(III) removal in water

3D打印工作室在打印材料的功能性研发和应用方面取得新进展。工作室利用3D光固化打印技术研制了含有TiO2纳米颗粒的宏观结构用于直接吸附去除水中的砷(As)污染物。探讨了3D打印过程、TiO2纳米颗粒的掺杂浓度、TiO2纳米颗粒的尺寸等对吸附效率的影响,并对吸附动力学和吸附等温线进行了探究。结果表明,得益于3D打印技术,作为吸附剂的TiO2纳米颗粒被均匀的固定在宏观结构上,从而易于实际操作,有效避免了吸附剂的流失和潜在的二次污染。3D打印的吸附结构可以重复使用10次以上,并可以直接用于地下水样品中砷的吸附去除。研究成果近期发表于Science of the Total Environment.

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“金属组学方法学及其应用”项目获2021年中国分析测试协会科学技术奖“CAIA奖”特等奖

“金属组学方法学及其应用”项目获2021年中国分析测试协会科学技术奖“CAIA奖”特等奖

由3D打印工作室参与的“金属组学方法学及其应用”项目获2021年中国分析测试协会科学技术奖“CAIA奖”特等奖,该项目通过解决金属药物/金属污染物在真实、复杂的生物体系中蛋白质靶点甄别、动态变化及效应分子机制等方面的科学问题,取得了一系列重要的研究进展。该项目第一完成人为香港大学化学系孙红哲教授,工作室胡立刚研究员为第二完成人,王丁一博士为第三完成人。

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打印梦想-3D打印技术及其在小型分析器件设计制作中的应用

打印梦想-3D打印技术及其在小型分析器件设计制作中的应用

在“科萤书院”公众号最新一期“科学探究萤”栏目中,推送了由中科院生态环境研究中心3D打印工作室王丁一博士和胡立刚研究员撰写的“打印梦想-3D打印技术及其在小型分析器件设计制作中的应用”一文,讲述了他们如何从自己3D打印的科研课题去发现问题,思考问题以及解决问题,从而建立系统科学思维的实例。

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3D Printing-Induced Fine Particle and Volatile Organic Compound Emission: An Emerging Health Risk

3D Printing-Induced Fine Particle and Volatile Organic Compound Emission: An Emerging Health Risk

3D打印工作室在3D打印过程的毒理学效应和健康风险研究取得新进展。3D打印过程中会释放细颗粒物(PM2.5)和挥发性有机化合物(VOCs)等有害物质。了解这些有害物质的排放特征和毒理学效应对3D打印的健康风险评估和安全应用具有重要意义。本综述全面回顾了3D打印工作场所和实验室环境模拟测试过程中PM2.5和VOCs的排放特征、排放水平以及体内外毒性评估结果,并为3D打印机用户提供了相应的安全操作指南。研究成果近期发表于Environmental Science & Technology Letters。

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3D Printing Challenges in Enabling Rapid Response to Public Health Emergencies

3D Printing Challenges in Enabling Rapid Response to Public Health Emergencies

新冠疫情的突然爆发导致依赖于全球供应链的生产加工体系受到极大冲击,个人防护及医疗用品在疫情初期出现严重短缺,造成部分地区的医疗系统接连崩溃。3D打印工作室提出观点,认为3D打印技术以其快速制造、分散分布、高设计自由度及低门槛的优势,在快速应对突发性公共卫生事件中拥有巨大潜力。研究成果近期发表于The Innovation。

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Separation and Tracing of Anthropogenic Magnetite Nanoparticles in the Urban Atmosphere

Separation and Tracing of Anthropogenic Magnetite Nanoparticles in the Urban Atmosphere

重点实验室江桂斌课题组在空气中磁性纳米颗粒的人体暴露风险研究中取得新进展。本研究报道了城市大气中磁性纳米颗粒的大量存在和高分辨化学多指纹。利用3D打印技术研制了一种循环磁性萃取系统用于大气样品中磁性纳米颗粒的选择性萃取和纯化,并建立了一种高效筛选和精确定量空气中磁性纳米颗粒的方法;该研究鉴别并估算了主要排放源对空气中磁性纳米颗粒的贡献,并评估了空气中磁性纳米颗粒的人体暴露风险。研究成果近期发表于Environmental Science & Technology。

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A 3D-printed modularized purification system for rapid, high-throughput MALDI-MS analysis of small-volume biological samples

A 3D-printed modularized purification system for rapid, high-throughput MALDI-MS analysis of small-volume biological samples

3D打印工作室在3D打印在环境样品前处理领域的应用取得新进展。本研究结合3D打印技术,基于不同的样品前处理步骤,设计了一套模块化样品纯化系统用于小体积生物样品的多步骤和高通量纯化,并用于MALDI-TOF MS分析。该系统具有较高的灵敏度、重现性和回收率。通过模块化的设计,该系统可增加定制的功能模块并不断扩展,以实现更多的功能和更广泛的应用。研究成果近期以封底文章发表于Chemical Communications。

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3D printed gel electrophoresis device coupling with ICP-MS for online separation and detection of metalloproteins

3D printed gel electrophoresis device coupling with ICP-MS for online separation and detection of metalloproteins

3D打印工作室在金属蛋白质质谱分析的研究中取得新进展。本研究利用3D打印技术研发了用于金属蛋白分析的水平柱状凝胶电泳装置,该装置可以实现蛋白的高效分离,且通过设计的洗脱装置可以与电感耦合等离子体质谱(ICP MS)进行联用对蛋白进行在线分离,并对其中的金属元素进行实时检测。研究成果近期发表于Talanta。

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3D Printing of graphene-doped target for “matrix-free” laser desorption/ionization mass spectrometry

3D Printing of graphene-doped target for “matrix-free” laser desorption/ionization mass spectrometry

3D打印工作室在打印材料的功能性研发和应用方面取得新进展。工作室使用3D打印利用掺杂石墨烯的树脂轻松制造了用于激光解吸/电离质谱分析的靶板。掺杂的石墨烯被固定于靶板上,可以吸收激光并促进电离,从而使靶板无需添加基质即可直接分析样品,整个靶板的背景干扰低,重现性较好,成本低,且可重复使用超过400次。研究成果近期以封底文章发表于Chemical Communications。

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3D Printing Techniques in Environmental Science and Engineering Will Bring New Innovation

3D Printing Techniques in Environmental Science and Engineering Will Bring New Innovation

本文展望了3D打印技术未来在环境科学与工程领域的应用前景。包括3D打印用于现场环境评估或特定化学物质快速毒性评估以及对它们潜在人体效应准确评估的微型设备,3D生物打印具有各种细胞类型以及模拟真实器官功能的器官,以及3D打印可用于水处理或净化、样品采集、污染物检测或反应的具有复杂几何形状的设备。本文以观点文章发表于Environmental Science & Technology。

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