英国研究人员为连续流动微反应器的SLA 3D打印定制树脂
“在可再生能源中,太阳能是迄今为止最大的资源,在一小时内为地球提供的能源比人类全年消耗的所有能源都要多。”
3D打印和能量结合在研究领域创造了许多令人兴奋的事物,具有明显且巨大的潜力,所有这一切都在实验室内实现。在“用于可见光收集的光活性聚合物的增材制造”中,作者深入探讨了用于单线态氧生成的3D打印光敏结构的可能性。
在他们最近的工作中,作者开发了定制的光活性树脂,用于SLA 3D打印由光活性聚合物制成的连续流动反应器。他们能够证明在SLA树脂中添加光活性单体如何能够进行更先进的3D打印,从而在可见光照射下产生反应器。
正如研究人员指出的那样,能够在化学合成中使用太阳光是科学家们的共同目标。
“近年来,研究证明,共轭多孔聚合物(CMP)非常适合光(太阳能)捕获应用,例如单线态氧的光生成。”研究人员表示,“通过将光活性材料加入到聚合物主链中,由于光活性材料浓度的降低(与CMP相比),可以潜在地减轻自猝灭效应。”
通过使用连续流动微反应器,可以克服批量光化学方面的挑战,3D打印技术正处于淘汰当前阻碍科学发展的传统方法的最佳时机,包括:
•软光刻
•注塑成型
•蚀刻(玻璃和硅)
•热压花
传统技术更为有限,用户需要更多劳动力,并且更耗时且昂贵。随着微流体应用的进一步研究的发展,SLA已经证明了自己的“前景”,特别是因为它让科学家可以在设计和生产中自由地制作复杂的几何图形。
然而,正如3D打印中常见的那样,特定项目的材料并不总是可用的。正因为如此,随着制造商和科学家们创造新的材料和方法,材料科学正在显著扩展。目前,商业SLA材料中的聚合物数量很少。
“据报道,使用专为SLA打印机光源量身定制的光吸收器,可以提高打印分辨率,并允许流道小型化,无需对硬件进行任何更改,使其适用于微流体器件的制造。”作者说。
研究人员表示,CMPS可用于提高分辨率,并增加光催化功能,他们专注于创造定制的光活性树脂,进一步扩大SLA 3D打印的使用范围。他们使用Form 1+ SLA 3D打印机,测试制备的0.5wt%St-BTZ树脂和打印样品,层厚度为25μm。他们还定制了Form 1+,以便移除树脂罐的倾斜运动和构建平台。CAD文件(Creo Parametric 3.0)创建了25个面板,范围从50到1250微米不等。
研究人员总结道:“这项工作提供了一种洞察,即定制的光活性树脂的开发如何能够使SLA在连续流动光反应器的制造中得到应用,在连续流动光反应器中,光活性单元直接被纳入聚合物基体中。”ST-BTZ成功地加入到一种市售的SLA树脂中,该树脂随后被用于制造用于单线态氧气生成的3D光敏化连续流反应器原型。”
“结果表明,即使使用小浓度的St-BTZ(0.5wt%),SLA制造的小规模(0.1ml)光活性连续流动反应器在可见光照射(420nm)下显示出单线态氧合成光敏化的活性。在反应溶液循环5小时后,通过单线态氧的光敏化实现5.7%的2-糠酸向5-羟基-2(5H) - 呋喃酮的转化。未来的工作将涉及设计和制造具有复杂流动特征的大体积光反应器,并开发SLA树脂以生产耐有机溶剂的结构。”
a)工作曲线显示有或无ST BTZ的Formlabs透明树脂固化的给定能量暴露剂量下测得的面板厚度;b)有或无ST BTZ的Formlabs透明树脂的液态紫外/可见吸收光谱。
您可能会惊讶地发现,在能源和化学等领域,集成3D打印技术是如何发展的,研究人员利用了经济适用的流量系统振荡挡板反应器和3D流体设备的技术。
含或不含St-BTZ的3D打印薄膜的固态UVvis吸收光谱; b)含有0.5wt%St-BTZ的3D打印样品的SEM图像。
a)0.1ml光反应器的CAD图像;b)3D打印的0.5wt%St-BTZ 0.1ml光反应器的图像;c)2-糠酸混合物在420 nm下在d2o中循环5小时(核磁共振转换:~5%)的1-NMR光谱,峰在7.73,7.31,6.63ppm归因于2-糠酸,7.48,6.32ppm归因于5-羟基-2(5H)-呋喃酮。