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科学家利用3D打印扩大了同位素的回收利用

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发表于 2020-3-27 15:20:58 | 显示全部楼层 |阅读模式

美国能源部阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的一个研究小组已成功利用3D打印部件扩大了重要医学同位素的回收利用。新的增材制造零件使实验室的原始回收过程(于2015年发明)变得更快,更可靠且成本更低,从而使该方法有可能在工业规模上使用。

放射科医生使用钼99(Mo-99)来检测和诊断心脏病,骨腐烂和各种罕见的癌症。富钼对于生产Mo-99至关重要,通常每克的采购成本约为1000美元。到目前为止,Mo-99制造商一直无法经济有效地大规模回收富钼。 Argonne小组希望他们新颖的3D打印设备能够提高回收过程的效率,使生产商可以从其昂贵的富钼储量中生产更多的Mo-99。


Argonne研究小组及其3D打印接触器 照片由阿贡国家实验室提供

使用3D打印来回收富钼该项目由Mo-99项目经理Peter Tkac领导,他的团队首先发现了富钼的回收。在最初的过程中,研究小组将用过的富钼与化学混合物混合成酸性溶液。然后,使用漏斗和试管在多个阶段中纯化富钼,这一过程非常繁琐。 Tkac在新闻稿中表示:“我们原来的方法很难实现自动化。”整整一年后,Tkac开始与Argonne国家实验室的研究员Peter Kozak合作,并与其他人一起使原始过程自动化。

3D打印丙烯酸接触器取代了用于盛装和转移过程中使用的腐蚀性化学物质的漏斗和试管。研究团队声称,正是这些接触器才使回收过程更快,更具成本效益。 Kozak解释说:“我们将每个接触器打印为一体,具有简化的功能和更少的外部连接。” ``这使我们能够尽快,可靠地将液体推入系统。''尽管新设备可以将富集的钼与钾等污染物有效分离,但该团队发现,由于pH值较低的盐酸,在运行15小时后3D打印的丙烯酸受到腐蚀。 Kozak补充说:``我们的实验是成功的,但是如果您想进入全面生产阶段,您需要的材料寿命将比这更长。


3D打印接触器 照片由阿贡国家实验室提供

PEEK效率的提高研究团队最终决定使用聚醚醚酮(PEEK),这是一种耐久的聚合物,以其耐化学性而闻名。然而,在试用3D打印的PEEK接触器后,研究小组发现材料在制造过程中会明显收缩,从而导致翘曲。为了解决这个问题,Argonne的科学家改变了打印机的风扇速度和温度,最终成功地实现了3D打印的PEEK接触器,该接触器比原始的丙烯酸部件更坚固,更灵活。最终结果是一种更快,更具成本效益的浓缩钼回收系统,能够长时间承受恶劣的化学条件。该项目的发现在《溶剂萃取与离子交换杂志》上的题为“使用加成制造环形离心接触器的MOEX工艺示范”中进行了详细介绍。它由彼得·科扎克(Peter Kozak),彼得·特卡(Peter Tkac),肯特·沃德(Kent Wardle),亚历克斯·布朗(Alex Brown)和乔治·范德格里夫特(George Vandegrift)合著。

由于其理想的机械和化学性能,PEEK过去已成为许多医疗设备的重点。位于美国的医疗3D打印初创企业FossiLabs以前曾使用多孔PEEK材料生产3D打印的骨骼状脚手架结构。骨结构设计用于长期可植入医疗设备。在上海的其他地方,一家医疗器械制造公司设计并制造了一种名为BioNEEK的PEEK外骨骼,该外骨骼可为各种膝盖问题提供支持。护膝具有阻尼器,该阻尼器旨在吸收震动,否则会直接施加到膝盖关节上。


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