武汉工程大学取得3D打印材料重大突破

来源：武汉工程大学

近日，界面材料研究领域顶级期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》在线发表武汉工程大学郭嘉教授课题组法籍专业教师Yoann de Rancourt de Mimérand博士在3D打印复合材料应用于光催化领域的重要研究进展。论文题为"Photoactive hybrid materials with fractal designs produced via 3D printing and plasma grafting technologies"，第一作者为Yoann de Rancourt de Mimérand博士，第二作者为化药院2017级硕士研究生李昆；化工与制药学院为唯一通讯单位。

Yoann de Rancourt de Mimerand，男，1987年12月出生，法国国籍。武汉工程大学化工与制药学院教师，主要从事材料科学的研究。2007年本科毕业于法国克莱蒙费朗工程大学（Clermont-Ferrand）化学专业；2010年硕士毕业于法国勃艮第（Burgundy）大学材料工程、分子化学专业双硕士；2013年博士毕业于法国蒙彼利埃（Montpellier）大学材料化学与物理化学专业。2014年1月至12月在欧洲膜研究所（法国）从事废水处理方向博士后研究。主持研究项目：等离子体改性的3D"打印"聚合物接枝纳米氧化锌核壳粒子光催化产氢的研究。
《ACS Applied Materials & Interfaces》是界面材料研究领域顶级期刊之一，中科院JCR一区期刊，2019年影响因子（IF）8.15.

该论文旨在探索分形几何在材料科学领域的具体应用潜力。利用3D打印技术制造的聚合物分形结构，通过等离子体接枝技术，打印高度有序并提供重要表面积的基底用来固定纳米催化剂颗粒。探究了分形金字塔和分形锥体两种分形单元，对分形金字塔进行了大量的表征，多种复杂的上层结构通过分解单元得到进一步研究。基于上述理论模型，利用计算机辅助设计(CAD)对三维结构进行了设计。在CAD模型的基础上，采用熔融沉积技术以聚乳酸为耗材"打印"具有分形结构的多孔聚合物基质。采用核壳合成和等离子体接枝相结合的方法，成功地将纳米氧化锌包覆在聚乳酸基底上。提高了催化剂的催化表面与反应介质的接触面积，从而提高光催化产氢的产量。

该研究的创新点及其科学意义在于利用氧化锌光催化活性产氢气；设计并3D"打印"具有分形结构的聚合物基质，增加光催化反应面积；首次结合核壳技术、等离子体接枝技术以及3D打印技术获得了功能化的复合物。从几何、尺寸和微观结构对光催化剂进行了改进，从而提高产氢气的效率。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b06982.