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3D打印液体设备按需创建反应

2019-05-21 09:41:10来源:

美国能源部伯克利实验室的一个团队使用3D打印创建了第一个全液体实验室芯片。美国能源部(DoE)通过制造全液体设备在3D打印液体材料方面取得了突破,可以通过点击按钮反复配置以满足不同目的。美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的研究人员开发了这种装置,该装置可以编程为人工循环系统,分离流经通道的分子,自动清除不需要的副产物。

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“我们展示的是非凡的,”伯克利实验室材料科学部门和分子铸造部门的科学家布雷特赫尔姆斯说。“我们的3D打印设备可以根据需要进行编程,以执行多步骤,复杂的化学反应。”

他说的更令人印象深刻的是,研究人员可以将平台重新配置为“高效精确地结合分子”,以创造特定的产品,如有机电池材料和其他化学组合。

为了制造这种装置,研究人员在玻璃基板上印刷了两种液体 - 一种含有纳米级粘土颗粒,另一种含有聚合物颗粒。研究人员说,液体聚集在一起,在几毫秒内,它们形成了一个直径约1毫米的非常薄的通道。

一旦通道形成,研究人员就可以将催化剂放置在设备的不同通道中,并在通道之间打印3D打印桥,将它们连接起来,使流过它们的化学物质按特定顺序遇到催化剂,他们说。Helms说,这引发了一系列级联化学反应,可以根据目的产生特定的化合物。

新生纪律

此外,如果这个过程是由计算机控制的,那么自动化可以接管任务,例如放置催化剂,在设备内建立液体桥,以及运行制造分子所需的反应序列,马萨诸塞大学伯克利实验室研究员Thomas Russell说。阿默斯特。

液体3D打印是一个新兴的学科,伯克利实验室的研究人员已经使用3D打印机制作全液体材料已经有一段时间了。

去年,Helms和Russell开创了一种新技术,用于在另一种液体中印刷各种液体结构 - 例如液滴和液体旋流线。这激发了他们“就我们如何使用液体印刷来制造功能性设备进行头脑风暴”,赫尔姆斯说,这是当前工作的基础。研究人员在Nature Communications杂志上发表了他们的研究结果。

该设备的应用可能是无穷无尽的,“只受到研究人员的想象力的限制,”赫尔姆斯说。

“自动合成是化学和材料界的一个新兴领域,我们用于全液体流动化学的3D打印设备技术可以帮助在建立该领域中发挥重要作用,”他说。

对于他们的下一步,研究人员的目标是使用导电纳米粒子使器件的壁通电,以探索更广泛的反应。赫尔姆斯认为,研究人员最终可以使用该技术制造全液体电路,燃料电池甚至电池。

“我们的团队将流体和流动化学结合起来既方便用户又用户可编程,这真是令人兴奋,”他说。

伯克利实验室正在将新技术用于许可和协作,感兴趣的各方可以通过电子邮件发送这些技术以获取更多信息。

Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人,撰写了20多年的技术和文化。她曾在凤凰城,旧金山和纽约市作为专业记者生活和工作。在空闲时间,她喜欢冲浪,旅游,音乐,瑜伽和烹饪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一个村庄。