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3D打印便携式设备从空气中生产水

Sirius
2021-02-20 14:41:16

美国GE公司的研发部门GE Research获得了美国国防高级研究计划局(DARPA)1430万美元的资助,通过一种3D打印设备来改变向野外部队运送饮用水的方式,这种设备真的可以凭空产生饮用水。

与来自加州大学伯克利分校、芝加哥大学和南****巴马大学的科学家和工程师一起,GE Research将开发出这种紧凑的便携式设备,可以为150名部队生产足够的日常用水。

这个项目被命名为AIR2WATER,为期四年,是DARPA的大气取水(AWE)计划的一部分,可以为解决全球缺水问题提供改变游戏规则的技术。

GE Research首席研究员兼材料物理和化学技术经理David Moore说:"今天,运输水所涉及的物流和成本是惊人的,在危险的战区,会导致人员伤亡。通过创造一种高便携性的小型设备,有效地从空气中提取水,我们可以拯救生命,并减轻我们军队的物流和财政负担。"

3D打印件
△GE增材制造实验室制造的3D打印热交换器测试样品

解决缺水问题

根据世界野生动植物基金会的统计,有超过10亿人无法获得水,约有27亿人面临缺水问题,GE的设备可能会在全世界范围内产生深远的影响,而不仅仅是在冲突地区。DARPA的AWE项目最终目的是支持开发小型分布式系统,为野外部队和人道主义任务送水。

通用电气的原型设备可以通过在世界任何地方提供现成的清洁水源,大幅减少甚至消除对水分配的需求。

研究人员和一些3D打印企业对提供安全水源的兴趣越来越大,大多围绕着净水技术展开。2017年,巴斯大学的一个多学科团队3D打印了一个塑料 "板块",为亚洲、非洲和拉丁美洲部分地区的社区提供清洁的饮用水。

3D打印机工作中
△巴斯大学的一个多学科团队3D打印了一个塑料 "板块"

最近,来自韦尔瓦大学的科学家利用3D打印创造了一种螺旋结构,能够去除饮用水中的十八种消毒副产品(DBPs),剑桥大学的衍生公司Blue Tap获得了英国创新智能资助,支持其3D打印氯剂量器净水技术的技术开发。

测试平台
△Blue Tap建造测试平台,图片来自Blue Tap

如果成功,GE的原型设备似乎将成为第一个真正从 "零开始 "生产安全饮用水的设备,这将为配水和净化领域带来重大突破。

GE的AIR2WATER设备

通用电气公司将设计开发的3D打印装置将非常紧凑和轻巧,可以由4名士兵携带,因此适合在基地使用。装置将由能够吸收空气的吸附材料和一个3D打印的热交换器组成,该热交换器将在吸附材料上吸热形成水。

加州大学伯克利分校的团队将领导吸附材料的开发,****巴马大学将在****巴马大学的协助下建立质量转移模型,并测量材料的吸附动力学,以确保为装置选择合适的材料。芝加哥大学的专家也将通过人工智能(AI)指导的分子筛选工具为这一阶段做出贡献。

同时,GE将领导材料、建模和AI成功的整体系统集成,并将设计3D打印的热交换器,确保吸附剂集成到设备中。

设施成品

一旦完成,该原型设备估计能够为150名部队提供日常安全饮用水,同时大幅降低野外运输水的成本和物流。最终,设备可以为世界各地的缺水危机提供一个方案,随着气候变化对全球的影响不断加剧,缺水危机似乎会加剧。

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