3D打印全液体“芯片试验室”,实现装配可编程、可重配

>2019-05-27 10:33:54 来源: MEMS
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据报导,来自美国能源部劳伦斯伯克利国度试验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的研究职员3D打印出一款全液体装配,只需点击一下按钮,就可以或许或许根据必要反复从新设置设备摆设以称心从电池资料制作到药物挑选的普遍应用必要。

 

主导这项研究的伯克利试验室资料科学和分子工场科学家Brett Helms表示,“咱咱咱们所展现的这款装配是值得称道的。咱咱咱们的3D打印装配可以或许根据必要停止编程,以履行多步骤、复杂的化学反应。更令人欣喜的是,这个多功效平台可以或许从新设置设备摆设,以高效精准地组合分子,并构成非常分外的产品,如有电机池资料。”

 

 

这项发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的研究效果,是伯克利试验室用3D打印机制作全液体资料的一系列试验中的最新效果。

 

去年,Helms与来自马萨诸塞大学阿默斯特中(University of Massachusetts at Amherst)的访问研究员Thomas Russell合著了一项研究效果,引导伯克利试验室资料科学部的自顺应界面组件转向布局化液体项目,创始了在另外一种液体中打印各种液体布局的新技术,从液滴到液体旋流线。

 

Helms指出,“在胜利演示后,咱咱咱们一群人聚在一路集思广益,讨论如何利用液体印刷技术制作功效装配。然后咱咱咱们突然想到,如果咱咱咱们可以或许在界定通道内打印流体,活动内容流经通道而不会遭到破坏,咱咱咱们就可以或许制作出得当多种应用的流体装配,从新型小型化学试验室到电池和电子设备。”

 

为了制作这种3D可印刷流体装配,伯克利试验室资料科学部分的博士后研究员兼论文重要作者Wenqian Feng设计了一款特别图案的玻璃基板。当两种液体,一种含有纳米级粘土颗粒,另外一种含有聚合物颗粒,被印刷到基板上时,他咱咱们在两种液体的交界处丛聚,并在几毫秒内构成直径约为1毫米的非常薄的通道或管道。

 

一旦构成通道,催化剂可以或许放置在装配的分歧通道内。然后,用户可以或许在通道之间3D打印桥接,将通道衔接起来使得流经它咱咱们的化学品以特定顺序接触催化剂,引发一系列化学反应以发生特定的化合物。当由计算机节制时,这个复杂的过程可以或许主动“履行与催化剂放置相干的任务,在装配内构建液体介质桥接,并运行制作分子所需的反应序列。”Russell弥补道。

 

这款多任务装配还可以或许或许被编程为像人工轮回体系般运作,分离流经通道的分子并主动去除不必要的副产品,同时持续打印特定催化物桥接序列并履行化学合成步骤。

 

Helms解释道,“这些装配的情势和功效仅受限于研究职员的想象力,自立合成是化学和资料界的一个新兴领域,咱咱咱们用于全液体活动化学的3D打印装配可以或许或许在该领域发挥重要感化。”

 

Russell也弥补说道,“伯克利试验室中资料科学和化学专业知识的结合,和来自世界各地的研究职员可以或许或许同享世界一流的举动措施,包含试验室所丛聚的年青人才网网都是唯一无二的。在其余地方咱咱咱们不一定能开拓出这一技术。”

 

研究职员接下来计划应用导电纳米粒子对该装配的内壁停止通电,以扩大可以或许或许探究的反应范例。Helms表示,“凭仗咱咱咱们的技术,咱咱咱们认为另有可能创建全液体电路、燃料电池甚至蓄电池。对咱咱咱们的团队而言,以一种用户友爱且用户可编程的办法将流体和运动化学结合起来真的非常令人振奋。”

 
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