離子交換膜能源行業中有廣泛的應用，如用於燃料電池以及水淨化、海水淡化工程等。目前常見的離子交換膜是一種類似於食物保鮮膜的薄膜板。近期有研究表明，通過在2D的離子交換膜上創建3D結構，可以出現特定的流體力學特性，從而提高離子傳輸能力或者減輕汙染。
然而製作這些帶有3D圖案結構的異形膜，首先要在硅膠模具上刻蝕出所需的圖案，然後進行聚合物澆鑄並等待其硬化。這個過程既耗時又昂貴，而且只能生成一種圖案形式。美國賓夕法尼亞州立大學的科學家開發了一種離子膜3D打印技術，可以靈活而快速的在離子交換膜表面打印各種3D圖案，以提高性能。
這項科研成果於2016年6月2日發表在了美國化學學會的雜誌《ACS Applied Materials and Interfaces》，論文題目為《陰離子交換膜微圖案的3D打印（3D Printing of Micro-patterned Anion Exchange Membranes）》。科研團隊表示，這種3D打印技術與當前常見的SLA（光固化）3D打印技術類似，打印材料是可光固化的離子聚合物混合物，當該混合物暴露在一臺光投影儀之下的時候，3D打印機將設計好的圖案投射並選擇性地固化在其表面上。表面圖案能夠增加膜的電導率多達1—3個數量級（factor）。
科研團隊表示，使用這種3D打印技術製作的離子交換膜模型是第一個可以定量降低交換膜電阻的模型。只需一個簡單的並聯電阻模型就可以描述這些圖案在降低這些新型膜的電阻方面發揮的影響。這一方法帶給離子交換膜設計者一個設計工具，可以幫他們不斷創新、設計出新的圖案，以進一步改進材料的內在化學特性。
據瞭解，未來研究團隊將繼續優化這種3D打印離子膜的幾何和化學特性，以及瞭解如何打印新的材料。
（本文轉自3D科學谷）
