Корнельский университет и компания Lithoz выиграли грант на разработку новой керамики для 3D-печати для реакторов экологически чистой энергии

Oct 04, 2023

Корнелльский университет вместе со своими стартапами Dimensional Energy и Lithoz получил грант на разработку новой керамики, которую можно было бы использовать для 3D-печати деталей реакторов экологически чистой энергии.

Собрав 50 000 долларов финансирования, исследователи из компании теперь стремятся разработать новый тип керамики, который лучше выдерживает высокие температуры работающих термокаталитических реакторов. Команда утверждает, что с помощью компьютерного моделирования и 3D-печати можно будет наслаивать полученный материал на структуры, имеющие специальную форму, повышающую как устойчивость, так и скорость конверсии CO2 в реакторе.

«Превосходные тепловые свойства и коррозионная стойкость делают керамику привлекательной для этих реакторов, но значительные конструктивные ограничения ограничивают их фактическую производительность», — сказал Садаф Собхани, доцент Корнелльского университета, возглавляющий программу. «Свобода проектирования и выбора материалов, обеспечиваемая аддитивным производством керамики, сократит разрыв между теорией и производительностью и позволит достичь желаемых показателей».

Технология 3D-печати Lithoz LCM

Исследователи Корнеллского университета в течение как минимум двух лет работали с компанией Lithoz над инициативами по улучшению характеристик деталей термокаталитических реакторов, партнером с обширным опытом в области 3D-печати керамики. Технология 3D-печати LCM компании Lithoz, первоначально разработанная в Венском технологическом университете в 2006 году, позволяет создавать сложные керамические конструкции со сверхвысоким разрешением.

На практике этот процесс включает в себя полимеризацию фотоотверждаемого материала, диспергированного с керамическими частицами, слой за слоем, для придания желаемой формы перед их спеканием с образованием твердых керамических деталей. По словам Литоза, его подход позволяет производить компоненты, которые «соответствуют или превосходят механические характеристики и воспроизводимость» компонентов, изготовленных традиционными методами производства керамики.

Чтобы коммерциализировать свою технологию, компания интегрировала ее в несколько машин, в том числе в 3D-принтер CeraFab Multi 2M30, который имеет возможности аддитивного производства из нескольких материалов. Упрощая производство комбинаций керамики-металла, керамики-полимера и керамики-керамики, система позволяет создавать функционально-дифференцированные детали со смесью механических свойств.

Совсем недавно Lithoz выпустила CeraFab Lab L30, бюджетный 3D-принтер LCM, а также совершенно новый CeraMax Vario V900, созданный для производства крупных объектов размером до 250 x 250 x 290 мм с толстыми стенками. и полной плотности.

На протяжении многих лет компания также стремилась разработать новые керамические материалы как средство расширения применения своих технологий. Например, еще в 2019 году компания Lithoz совместно с Corning разработала стеклокерамику для 3D-печати, что на тот момент было провозглашено прорывом в создании прочных биосовместимых сверхпроводников.

Инициатива по зеленой энергетике под руководством Корнелла

Финансирование в размере 50 000 долларов США, присужденное FuzeHub, некоммерческой организацией, созданной для стимулирования роста бизнеса в Нью-Йорке, фактически было выделено для помощи в работе Dimensional Energy. Фирма, управляемая Корнеллским университетом, использует энергетические реакторы для преобразования углекислого газа в химические вещества, которые впоследствии можно переработать в чистое авиационное топливо.

Хотя в июне Dimensional Energy получила поддержку United Airlines, которая предоставила финансирование и взяла на себя обязательство закупить 300 миллионов галлонов топлива, стартап опирается на термокалитическую технологию, масштабировать которую может быть сложно.

Такие специализированные реакторы эффективно работают путем преобразования захваченного CO2, но, как говорит сам Корнелльский университет, расщепление «заведомо прочных молекулярных связей» газа — «непростая задача». Поэтому, чтобы оптимизировать процесс, исследовательская группа под руководством Корнелла начала работать с отраслевыми партнерами над созданием керамики для 3D-печати, которая могла бы более эффективно разделять выбросы углекислого газа.

Основываясь на результатах предыдущих исследований, в ходе которых команда работала с Lithoz America над разработкой подхода, основанного на компьютерном моделировании и 3D-печати, теперь они стремятся создать детали реактора с оптимизированными характеристиками. При этом исполнительный директор FuzeHub Елена Гарук считает, что исследователи придадут импульс экономике США, предоставив лучший доступ к наземному источнику чистой энергии.