Tout-liquide des chercheurs 3D-print de laboratoire de Berkeley « laboratoire sur une frite »

Les chercheurs au laboratoire national de Lawrence Berkeley de la DAINE (laboratoire de Berkeley) ont 3D-printed un dispositif de tout-liquide qui, avec le clic du bouton, peut être à plusieurs reprises modifié sur demande pour servir un large éventail d'applications - d'effectuer des matériaux de batterie à interviewer des candidats de médicament.

« Ce qui nous avons expliqué est remarquable. Notre dispositif 3D-printed peut être programmé effectuer multipas, des réactions chimiques complexes sur demande, » a dit les barres de Brett, un scientifique de personnel dans la Division de sciences des matériaux du laboratoire de Berkeley et la fonderie moléculaire (http://foundry.lbl.gov/), qui a abouti l'étude. « Ce qui est bien plus étonnante est que cette plate-forme polyvalente peut être modifiée à efficacement et avec précision des molécules de cartel pour former les produits très spécifiques, tels que les matériaux organiques de batterie. »

Les découvertes de l'étude, qui étaient rapportées dans les transmissions de nature de tourillon, est la plus tardive dans une série d'expériences au laboratoire de Berkeley qui fabriquent des matériaux de tout-liquide avec une imprimante 3D.

L'année dernière, une étude Co-écrite par des barres et Thomas Russell, un chercheur de visite de l'université du Massachusetts chez Amherst qui aboutit les Assemblées dièdres adaptatives vers le programme structuré de liquides dans la Division de sciences des matériaux du laboratoire de Berkeley, frayée une technique neuve pour estamper les structures liquides variées - des gouttelettes aux filetages de tourbillonnement du liquide - dans un autre liquide.

« Ensuite que la démonstration couronnée de succès, un groupe de nous s'est réunie pour faire un brainstorm sur la façon dont nous pourrions employer l'impression liquide pour fabriquer un dispositif de fonctionnement, » a dit des barres. « Alors il s'est produit à nous : Si nous pouvons estamper des liquides dans des glissières définies et des teneurs de flux par elles sans les détruire, alors nous pourrions effectuer les dispositifs hydrauliques utiles pour un large éventail d'applications, à partir des types neufs de laboratoires chimiques miniaturisés même aux batteries et aux appareils électroniques. »

Pour effectuer au 3D-printable le dispositif hydraulique, l'auteur important Wenqian Feng, un chercheur post-doctoral dans la Division de sciences des matériaux du laboratoire de Berkeley, a conçu un substrat en verre particulièrement modelé. Quand deux liquides - particules contenantes d'un argile de nanoscale, des autres particules contenantes de polymère - sont estampés sur le substrat, ils viennent ensemble à la surface adjacente des deux liquides et dans des millisecondes forment une glissière ou un tube très mince environ 1 mm de diamètre.

Une fois que les glissières sont formées, des catalyseurs peuvent être mis dans différentes glissières du dispositif. L'usager peut alors les passerelles 3D-print entre les glissières, les branchant de sorte qu'un produit chimique les traversant des catalyseurs de rencontres dans une commande spécifique, réglant hors circuit une cascade de réactions chimiques de préparer les composés chimiques spécifiques. Et une fois réglé par un ordinateur, ce procédé complexe peut être automatisé « pour accomplir des tâches liées à l'emplacement de catalyseur, établir les passerelles liquides dans le dispositif, et la réaction de passage ordonnance nécessaire pour effectuer des molécules, » a dit Russell.

Le dispositif multitâche peut également être programmé pour fonctionner comme un appareil circulatoire artificiel qui sépare des molécules traversant la glissière et retire automatiquement les dérivés non désirés tandis qu'elle continue à estamper une séquence des passerelles aux catalyseurs spécifiques, et effectue les opérations de la synthèse chimique.

« La forme et les fonctionnements de ces dispositifs sont seulement limités par l'imagination du chercheur, » les barres expliquées. « La synthèse autonome est un centre d'intérêt apparaissant dans la chimie et les communautés de matériaux, et notre technique pour les dispositifs 3D-printing pour la chimie de flux de tout-liquide pourrait aider à jouer un rôle majeur en déterminant l'inducteur. »

Russell ajouté : « La combinaison des compétences de science des matériaux et de chimie au laboratoire de Berkeley, avec les installations parmi les meilleurs du monde d'usager procurables aux chercheurs de partout dans le monde, et le jeune talent qui est entraîné au laboratoire est seul. Nous ne pourrions pas avoir développé n'importe où ailleurs ce programme. »

Le prochain régime de chercheurs pour électrifier les parois du dispositif utilisant les nanoparticles conducteurs pour augmenter les types de réactions qui peuvent être explorées. « Avec notre technique, nous pensons qu'il devrait également être possible de produire des circuits de tout-liquide, cellules à combustible, et même des batteries, » a indiqué des barres. « Il avait réellement excité pour que notre équipe combine la chimie de fluidique et de flux d'une manière dont est convivial et usager-programmable. »

Source : https://newscenter.lbl.gov/2019/04/25/researchers-3d-print-a-lab-on-a-chip/