美国能源部花费700万美元资助煤基3D打印材料研究

导读：随着气候问题越来越严重，3D打印行业和许多其他行业一样，不断地推出可持续发展计划，减少碳足迹和合成聚合物的使用。

美国能源部 (DOE) 化石能源和碳管理办公室(FECM)于2021年10月5日发布资助公告，以近700万美元（约4506万人民币）的资金支持七个专注于开发煤基增材制造材料和煤衍生石墨材料的研发。这表明了美国试图通过更好地利用煤废料产品加速到2035年达到100%可再生绿色能源的目标。

△来自矿山的煤炭以及尾矿和粉煤灰之类的煤废物都是3D打印应用可接受的原料

在国家能源技术实验室 (NETL) 碳矿石加工计划的监督下，这七个可持续发展项目旨在研究和开发新技术，更好地利用尾矿和灰烬等煤废料产品。这些项目致力于开发3D打印新长丝或者用于电池和燃料电池等应用的可持续石墨基材料。

△先进的煤炭加工价值链

入选的七个项目如下：

用于工业服务增材制造的煤炭增强型PEEK长丝生产—— Baker Hughes Energy Transition LLC

使用煤衍生石墨烯增强聚醚醚酮 (PEEK) 长丝，将使用PEEK和煤增强PEEK制造一套选定的零件，包括密封件、垫片、垫圈和支撑环，作为基准并比较整体性能。

通过废料增强长丝对碳化结构的增材制造进行熔融沉积建模——俄亥俄大学

开发可在FDM打印机中使用的碳化长丝，制造用于建筑/施工、工具和金属铸件行业的物品。煤基长丝具有环境、工业和3D打印优势，包括将煤废料转化为具有优异性能和成本的FDM长丝。

用于高温塑料和陶瓷复合材料增材制造的煤废料增强长丝 ——SemplasticsEHC

开发和测试适用于使用两种不同煤废料的市售3D打印机长丝材料。项目将使用最佳长丝配方生产多个示范性产品。

煤衍生石墨烯颗粒粘合长丝的实验室规模生产——特拉华大学

开发一种实验室规模的制造工艺，制造用于FDM 3D打印的高碳含量长丝。项目将使用来自美国煤炭废料的石墨烯颗粒作为原料。拟议的技术将巩固美国在合成纤维研发和制造方面的领先地位。

利用碳供应链废物和副产品制造用于储能应用的石墨——俄亥俄大学

使用煤炭废物和副产品作为生产电池级石墨材料的原料。项目将比较煤衍生石墨与市售电池级石墨的物理特性。潜在影响包括减少美国对外国电池级石墨来源的依赖，同时在阿巴拉契亚地区经济萧条的社区创造普遍的有薪工作。

从煤废料中合成的模压石墨产品——TouchstoneResearch Laboratory

使用弗吉尼亚理工大学开发的疏水-亲水分离工艺，减少煤炭中的矿藏。研究和开发将专注于将低、中、高阶煤和由此产生的废煤流净化到足够的水平，使其适用于高价值合成石墨工艺的原料。

煤炭和煤炭废料的高级加工以生产用于快速充电锂离子电池阳极的石墨——北达科他大学能源与环境研究中心

验证一种从北达科他州褐煤和褐煤废料制造高级石墨的方法，制造和测试由生产的石墨制成的可快速充电锂电池阳极原型。项目预期的影响包括通过满足不断增长的锂电池市场需求，为北达科他州的煤炭和发电厂社区提供经济增长。