科學家利用3D打印擴大了同位素的回收利用

來源：中關(guān)村在線

美國能源部阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）的一個研究小組已成功利用3D打印部件擴大了重要醫(yī)學同位素的回收利用。新的增材制造零件使實驗室的原始回收過程（于2015年發(fā)明）變得更快，更可靠且成本更低，從而使該方法有可能在工業(yè)規(guī)模上使用。

放射科醫(yī)生使用鉬99（Mo-99）來檢測和診斷心臟病，骨腐爛和各種罕見的癌癥。富鉬對于生產(chǎn)Mo-99至關(guān)重要，通常每克的采購成本約為1000美元。到目前為止，Mo-99制造商一直無法經(jīng)濟有效地大規(guī)?；厥崭汇f。 Argonne小組希望他們新穎的3D打印設(shè)備能夠提高回收過程的效率，使生產(chǎn)商可以從其昂貴的富鉬儲量中生產(chǎn)更多的Mo-99。

Argonne研究小組及其3D打印接觸器 照片由阿貢國家實驗室提供

使用3D打印來回收富鉬該項目由Mo-99項目經(jīng)理Peter Tkac領(lǐng)導(dǎo)，他的團隊首先發(fā)現(xiàn)了富鉬的回收。在最初的過程中，研究小組將用過的富鉬與化學混合物混合成酸性溶液。然后，使用漏斗和試管在多個階段中純化富鉬，這一過程非常繁瑣。 Tkac在新聞稿中表示：“我們原來的方法很難實現(xiàn)自動化?！闭荒旰螅琓kac開始與Argonne國家實驗室的研究員Peter Kozak合作，并與其他人一起使原始過程自動化。

3D打印丙烯酸接觸器取代了用于盛裝和轉(zhuǎn)移過程中使用的腐蝕性化學物質(zhì)的漏斗和試管。研究團隊聲稱，正是這些接觸器才使回收過程更快，更具成本效益。 Kozak解釋說：“我們將每個接觸器打印為一體，具有簡化的功能和更少的外部連接?！?``這使我們能夠盡快，可靠地將液體推入系統(tǒng)。''盡管新設(shè)備可以將富集的鉬與鉀等污染物有效分離，但該團隊發(fā)現(xiàn)，由于pH值較低的鹽酸，在運行15小時后3D打印的丙烯酸受到腐蝕。 Kozak補充說：``我們的實驗是成功的，但是如果您想進入全面生產(chǎn)階段，您需要的材料壽命將比這更長。

3D打印接觸器 照片由阿貢國家實驗室提供

PEEK效率的提高研究團隊最終決定使用聚醚醚酮（PEEK），這是一種耐久的聚合物，以其耐化學性而聞名。然而，在試用3D打印的PEEK接觸器后，研究小組發(fā)現(xiàn)材料在制造過程中會明顯收縮，從而導(dǎo)致翹曲。為了解決這個問題，Argonne的科學家改變了打印機的風扇速度和溫度，最終成功地實現(xiàn)了3D打印的PEEK接觸器，該接觸器比原始的丙烯酸部件更堅固，更靈活。最終結(jié)果是一種更快，更具成本效益的濃縮鉬回收系統(tǒng)，能夠長時間承受惡劣的化學條件。該項目的發(fā)現(xiàn)在《溶劑萃取與離子交換雜志》上的題為“使用加成制造環(huán)形離心接觸器的MOEX工藝示范”中進行了詳細介紹。它由彼得·科扎克（Peter Kozak），彼得·特卡（Peter Tkac），肯特·沃德（Kent Wardle），亞歷克斯·布朗（Alex Brown）和喬治·范德格里夫特（George Vandegrift）合著。

由于其理想的機械和化學性能，PEEK過去已成為許多醫(yī)療設(shè)備的重點。位于美國的醫(yī)療3D打印初創(chuàng)企業(yè)FossiLabs以前曾使用多孔PEEK材料生產(chǎn)3D打印的骨骼狀腳手架結(jié)構(gòu)。骨結(jié)構(gòu)設(shè)計用于長期可植入醫(yī)療設(shè)備。在上海的其他地方，一家醫(yī)療器械制造公司設(shè)計并制造了一種名為BioNEEK的PEEK外骨骼，該外骨骼可為各種膝蓋問題提供支持。護膝具有阻尼器，該阻尼器旨在吸收震動，否則會直接施加到膝蓋關(guān)節(jié)上。