3D打印矯直機可更好地控制氣溶膠顆粒

來源：增材之光

據(jù)了解，來自塞浦路斯和荷蘭的研究人員在最近發(fā)布的“使用3D打印矯直機改善差動分析儀的性能”中,，評估了定制DMA的開發(fā)，該DMA旨在進一步簡化用于氣霧劑管理的改進的矯直系統(tǒng),。

結(jié)合流場和靜電場進行分類,，DMA是一個測量氣溶膠顆粒（無論是納米還是微米）的關(guān)鍵工具。由于兩個流的合并,，很難創(chuàng)建流場,，這通常會導(dǎo)致諸如局部渦流之類的問題，從而可能導(dǎo)致性能下降,。為了克服挑戰(zhàn),，可將氣溶膠流量保持在“低于鞘層流量的10％�,！�矯直器也可以由網(wǎng)狀絕緣子制成,，這種絕緣子可能會引起干擾，但也會阻止形成全面的速度分布。

在這項研究中,，研究人員制造了9種不同的FS樣品，并使用新的3D打印圓柱DMA評估了性能,。四個印刷有ABS,，其余的則由小的尼龍網(wǎng)制成，包括滌綸（用作參考）,。

所有經(jīng)過測試的FS的特征詳細(xì)信息

通過光學(xué)顯微鏡確定被測矯直機的圖像

通過實驗確定DMA的傳遞函數(shù)（TF）（即給出給定電遷移率或尺寸的粒子進入儀器并通過其單分散體離開的可能性的函數(shù)）,，可以在不同的操作條件評估每個FS的性能。

TF高度對應(yīng)于粒子進入DMA的最大概率,，然后通過單分散粒子出口離開,。根據(jù)高度測量偏差，計算每個FS和每個鞘層流速的半高寬,。

當(dāng)使用不同的FS時,，用于確定測試DMA（即DMA-2）性能的實驗裝置的示意圖布局。關(guān)鍵：AT：霧化器,； SD：硅膠擴散干燥機,； NT：氣溶膠電荷中和器； DMA：差分遷移率分析儀,； CPC：冷凝粒子計數(shù)器,。

進行了以下詳細(xì)測試：
•使用直徑約為50納米的近單分散顆粒。
•TF的參數(shù)版本捕獲了測量和預(yù)測之間的偏差,。
•擬合參數(shù)影響TF的高度和寬度,。

作者解釋說：“在每個TDMA實驗中，我們獲得一組N1和N2值,，分別對應(yīng)于在DMA-1和DMA-2下游測得的顆粒數(shù)濃度,。”假設(shè)每個實驗中P0和CPCRatio保持恒定,，持續(xù)約20分鐘,，并且DMA-1的TF（即等式1中的Ω1）是恒定且定義明確的，DMA-2的TF（即等式1中的Ω2）是通過使用定制方法獲得的擬合算法,�,！�

應(yīng)該注意的是，在這項工作中測試的所有FS在其外邊界（用于3D打�,。┗颦h(huán)（用于織物）與DMA的內(nèi)部電極壁之間產(chǎn)生了一個小臺階（高度從0.7到1.0毫米）,。”

當(dāng)使用不同的FS時,，結(jié)果反映了測試DMA的尺寸精度（表示為DMA選擇的測量粒度和預(yù)測粒度之間的百分比差異）,。

研究人員跟蹤了用作參考的滌綸纖維，努力保持適當(dāng)?shù)目杀刃�,，但注意到,，由于所有樣品的臺階高度都相似,，因此結(jié)果具有“高度可比性”。即使是滌綸纖維制成的,，纖維9的性能也優(yōu)于大多數(shù)樣品,。

繪制FS#9的插圖，包括俯視圖（a）,、三維橫截面圖（b）以及放大FS多孔部分的俯視圖（c）和橫截面圖（d）,。

“使用FS＃9時，DMA的良好性能,，甚至比參考Dacron®FS在鞘流高達20 lpm的情況下使用的情況下都要好,，這保證了進一步研究使用3D打印矯直機運行常規(guī)和/或低成本DMA（Barmpounis，Maisser,，Schmidt-Ott和Biskos,，2015年），鞘層流速高得多（例如,，最高20 lpm）或高流量DMA（Fernandez de la Mora＆Kozlowski,，2013年）），”研究人員總結(jié)說,。 “對于后者,，它們用于以高分辨率對納米顆粒（甚至原子團簇（Maisser，Barmpounis,，Attoui,，Biskos和Schmidt-Ott，2015）進行分類,，流層化非常重要,，通常需要額外的預(yù)分層階段（Amo-Gonzalez＆Perez，2018）,。

“總而言之,，這項工作中報告的測量結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的尼龍織物系統(tǒng)相比,，3D打印可用于制造流平劑,，其表現(xiàn)出更好的性能。通過評估測試中使用的定制DMA的測量值與理論傳遞函數(shù)之間的偏差已驗證了這一點,。有趣的是,，與這里研究的其他FS相比，具有三角形孔形狀,，高表面密度和更大孔的3D打印矯直機將其歸因于測試DMA的性能,，其性能比理論上更好。考慮到3D打印的靈活性和易制造性,，我們的結(jié)果表明,，采用這種技術(shù)來建立DMA的流平性，可以提高其性能,，因此與現(xiàn)有方法相比是更好的選擇,。”