科学家3D打印所有液体“芯片上的实验室”

科学家3D打印所有液体“芯片上的实验室”

美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的研究人员已经3D打印了一个全液体设备,只要点击一个按钮,就可以根据需要反复重新配置,以满足从制造电池材料到筛选药物候选的广泛应用。

“我们所展示的是非凡的。我们的3D打印设备可以根据需要进行多步骤、复杂的化学反应,”领导这项研究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。“更令人惊讶的是,这个多功能平台可以重新配置,以高效、精确地结合分子,形成非常特殊的产品,如有机电池材料。”

这项研究的发现发表在《自然通讯》杂志上,是伯克利实验室用3D打印机制造所有液体材料的一系列实验中的最新发现。

去年,由赫尔姆斯和托马斯·拉塞尔共同撰写的一项研究,他是马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的客座研究员,在伯克利实验室的材料科学部门领导了面向结构化液体的自适应界面组件项目,开创了一种打印从液滴到涡流的各种液体结构的新技术。另一种液体中的ng线。

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图片说明:当两种液体——一种含有纳米级粘土颗粒,另一种含有聚合物颗粒——印刷在玻璃基板上时,它们在两种液体的界面处聚集在一起,在毫秒内形成一个直径约1毫米的非常薄的通道或管道。

赫尔姆斯说:“在那次成功的演示之后,我们一群人聚集在一起,就如何利用液体印刷来制造一个功能正常的设备进行了头脑风暴。”“然后,我们想到:如果我们能在规定的通道中打印液体,并在不破坏液体的情况下将其流过液体,那么我们就可以为各种应用制造有用的流体装置,从新型小型化学实验室到电池和电子设备。”

为了制作三维可打印流体器件,主要作者、伯克利实验室材料科学部博士后研究员文倩峰设计了一种特殊图案的玻璃基板。当两种液体(一种含有纳米级粘土颗粒,另一种含有聚合物颗粒)印刷到基底上时,它们在两种液体的界面处聚集在一起,在毫秒内形成一个直径约1毫米的非常薄的通道或管道。

一旦形成通道,催化剂就可以放置在装置的不同通道中。然后,用户可以3D打印通道之间的桥梁,将它们连接起来,使流经通道的化学物质以特定顺序遇到催化剂,引发一连串化学反应,生成特定的化学化合物。Russell说,当由计算机控制时,这个复杂的过程可以自动化,“执行与催化剂放置相关的任务,在装置内建立液桥,运行制造分子所需的反应序列。”

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