耦合水域的橋梁 科學(xué)家3D打印全液體'實(shí)驗(yàn)室芯片'

來源：拉美經(jīng)濟(jì)貿(mào)易網(wǎng)

美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(伯克利實(shí)驗(yàn)室)的研究人員使用3D打印全液體設(shè)備,，只需點(diǎn)擊一下按鈕,，就可以根據(jù)需要反復(fù)重新配置,，以滿足廣泛的應(yīng)用需求 - 從制作電池材料到篩選候選藥物,�,！拔覀冋故镜氖欠欠驳�,。我們的3D打印設(shè)備可以編程,，按需執(zhí)行多步驟，復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),，”負(fù)責(zé)該研究的伯克利實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)部和分子鑄造部的科學(xué)家Brett Helms說,。“更令人驚奇的是,，這個(gè)多功能平臺(tái)可以重新配置,，以高效精確地組合分子,，形成非常特殊的產(chǎn)品，如有機(jī)電池材料,�,！�

這項(xiàng)研究的結(jié)果發(fā)表在Nature Communications雜志上，是伯克利實(shí)驗(yàn)室用3D打印機(jī)制作全液體材料的一系列實(shí)驗(yàn)中的最新成果,。

去年,，由赫爾姆斯和馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的訪問研究員托馬斯·拉塞爾共同撰寫了一項(xiàng)研究，他是伯克利實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)部領(lǐng)導(dǎo)的結(jié)構(gòu)化液體自適應(yīng)界面組件項(xiàng)目的先驅(qū),，開創(chuàng)了一種印刷各種液體結(jié)構(gòu)的新技術(shù),。 - 從液滴到液體旋轉(zhuǎn)的螺紋 - 在另一種液體中。

赫爾姆斯說：“在那次成功的演示之后,，我們聚在一起集思廣益,，討論如何使用液體印刷來制造功能正常的設(shè)備�,！薄叭缓笏�發(fā)生在我們身上：如果我們可以在確定的通道中打印液體并通過它們流動(dòng)內(nèi)容而不會(huì)破壞它們,，那么我們就可以制造出適用于各種應(yīng)用的有用流體設(shè)備，從新型小型化學(xué)實(shí)驗(yàn)室到電池和電子設(shè)備,。設(shè)備,。”

為了制作可打印3D的流體設(shè)備,，伯克利實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)部的博士后研究員,，主要作者Wenqian Feng設(shè)計(jì)了一種特殊圖案的玻璃基板。當(dāng)兩種液體 - 一種含有納米級(jí)粘土顆粒,，另一種含有聚合物顆粒 - 被印刷到基底上時(shí),，它們?cè)趦煞N液體的界面處聚集在一起，并在幾毫秒內(nèi)形成直徑約1毫米的非常薄的通道或管,。

一旦形成通道,，催化劑可以放置在裝置的不同通道中。然后,，用戶可以在通道之間3D打印橋接件,，將它們連接起來，使得流過它們的化學(xué)品以特定順序遇到催化劑,，引發(fā)一系列化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生特定的化合物,。當(dāng)由計(jì)算機(jī)控制時(shí)，這個(gè)復(fù)雜的過程可以自動(dòng)“執(zhí)行與催化劑放置相關(guān)的任務(wù),，在設(shè)備內(nèi)構(gòu)建液橋,，并運(yùn)行制造分子所需的反應(yīng)序列，”Russell說,。

多任務(wù)裝置還可以被編程為像人工循環(huán)系統(tǒng)一樣工作,，該系統(tǒng)分離流過通道的分子并在其繼續(xù)將特定催化劑的橋連接序列打印時(shí)自動(dòng)去除不需要的副產(chǎn)物,，并執(zhí)行化學(xué)合成步驟。

“這些設(shè)備的形式和功能僅受研究人員的想象力限制,，”赫爾姆斯解釋說,。“自主合成是化學(xué)和材料界的一個(gè)新興領(lǐng)域,，我們用于全液體流動(dòng)化學(xué)的3D打印設(shè)備技術(shù)可以幫助在建立該領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用,。”

Russell補(bǔ)充說：“伯克利實(shí)驗(yàn)室的材料科學(xué)和化學(xué)專業(yè)知識(shí)的結(jié)合,，以及來自世界各地的研究人員可以使用世界一流的用戶設(shè)施,，以及吸引到實(shí)驗(yàn)室的年輕人才是獨(dú)一無二的。我們不可能有在其他地方開發(fā)了這個(gè)程序,�,！�

研究人員接下來計(jì)劃使用導(dǎo)電納米粒子對(duì)裝置的壁進(jìn)行通電，以擴(kuò)大可以探索的反應(yīng)類型,。赫爾姆斯說：“憑借我們的技術(shù),，我們認(rèn)為應(yīng)該可以制造全液體電路，燃料電池甚至電池,�,！薄拔覀兊膱F(tuán)隊(duì)將流體和流動(dòng)化學(xué)結(jié)合起來，既方便用戶又可用戶編程,，這真是令人興奮,�,！�

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