3D打印已经发展成为化学、物理和生物技术研究实验室的有用工具。用于3D打印物体的典型应用是停止流动微反应器,其中可以容易地实现反应器的独特几何形状的优化。
克劳斯塔尔理工大学有机化学研究所的研究人员在手套箱的无氧和无水惰性气体环境中,基于常用的熔融沉积模型(FDM)技术操作了3D打印机。这种手套箱通常用于处理高反应性和自发性易燃的试剂。
作为第一结果,如果在惰性条件下进行打印,则发现FDM打印部件的机械性能显著改善。部分由于氧化过程的抑制,这导致更好的层粘附,部分由于对打印聚合物的结晶度的影响,提高了断裂伸缩率以及拉伸强度。这些结果已经公开发布,有助于开发改进FDM 3D打印机。
已经将反应烧瓶和反应比色皿从通常用于FDM方法的丝中打印出,例如聚酰胺。使用0.12英寸的壁厚,打印的烧瓶显示出高耐压性(用290psi测试)以及对氧气和水不渗透。此外,它们对所有常见的有机溶剂都是稳定的。研究的主要焦点是3D打印的烧瓶和比色皿是否与原始的玻璃和钢制成的几何相同。在短暂的打印过程中,所有需要的试剂和溶剂已经插入部分完成的反应烧瓶中。随后,确定打印过程,并获得完全封闭的反应容器。该过程导致反应容器,其中可以执行整个合成程序,同时可以通过3D打印的比色皿实现分析测量。最常见的分析方法可以在基质聚合物没有明显干扰的情况下应用,如UV/Vis、IR和NMR光谱。比色皿的概念和几何尺寸已经在一本免费的论文中发表。
总之,可以在手套箱的惰性气氛中3D打印反应池,并在打印的小暂停期间填充高反应性试剂。随后,可以从手套箱中取出烧瓶,并直接通过3D打印的比色皿监测反应,而不打开烧瓶或取样。反应完成后,打开烧瓶,分离反应产物不受打印丝的污染。近来,研究员已经发表了现代钯催化合成概念的应用。
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