基于3打印技术的化学合成微反应器 开题PPT.pptxVIP

基于3D打印技术的化学合成微反应器 目 录 文献综述 研究内容 研究方案 工作进度 课题背景 微反应器因其卓越的传质、传热及安全性能，在化学合成方面具有巨大的优势。 传统的微反应器制造工艺如注塑成型等因需要模具的制造而被定义为“二步”或“多步”制造技术。 3D打印技术可以实现由三维数据模型到微反应器的直接制造，为实现微反应器的“一步”制造提供了可能。 3D打印制造过程 3D打印技术分类 Stereolithography SL立体光刻技术 Selective Laser Sintering SLS选择性激光烧结技术 Fused Deposition Modeling FDM熔融沉积成型技术 Three Dimensional Printing 3DP技术 Laminated Object Manufacturing LOM分层实体制造技术 SL立体光刻技术 加工精度高 表面性能好 可加工材料的化学相容性有限制 双光子立体光刻技术（TPP） TPP制造的微通道内横纵向多层交叉微混合器的SEM图 TPP制造的功能性单通阀门 TPP制造的微止回阀的SEM图 SLS选择性激光烧结技术 可加工材料丰富，强度好，无需支撑材料。 由于孔隙度、表面粗糙度和尺寸精度等多种因素的限制，SLS选择性激光烧结技术的商用机型并不能满足微加工的要求，因此，至今未找到关于SLS选择性激光烧结技术在微反应器领域应用的报道。 SLM FDM熔融沉积成型技术 可加工几乎所有热塑性聚合物，相对于其它需要特殊制备材料的3D打印技术具有很大的优势。 由于材料是呈长丝状从喷嘴挤出的，难以加工出表面性能较好和微通道轮廓分明的边和竖直壁面结构，也容易产生泄露和对通道内流体的扰动。 FDM在微反应器领域的应用 三维塔形螺旋微管道的微流体混合实验（比例尺为0.5mm） FDM制造的微反应器（a图：R1为双入口装置；R2为三入口装置； R3为单入口含“筒仓”装置。b图：通过光学显微镜获得的打印 一半通道的三围形貌特征） 3DP技术 成本低，加工速度快，可加工彩色件。 液滴喷射固化材料要求粘度低而受限制；粉末粘接固化虽不需支撑材料，但对于细长微通道结构，如何去除残余粉末为难点，此外粘接剂的化学相容性有待开发。 液滴喷射固化在微反应器领域的应用 利用丙烯酸树脂基材料制造的用于生物组织样品储藏和后处理的虚拟微反应器原型，仍需要表面处理已能够液体环境相容。 通道宽度为3mm，深度为1.5mm，用于观察药物输运和细胞培养的反应器装置。 LOM分层实体制造技术 加工速度快，可加工大型件，强度高，无需支撑。 由于不稳定的箔材厚度导致Z轴精度较低，由于每层材料之间使用粘接剂粘接导致零件的热性能和机械性能不均匀，由于需要人工切除剩余材料导致微小的结构难以实现，但是LOM技术比较适合叠层的微反应器制造。 LOM技术制造的酶联免疫吸附测定 芯片实验室功能组件 目 录 文献综述 研究内容 研究方案 工作进度 研究内容 研究微通道内径、长度和混合方式对Au纳米颗粒形貌和成分的影响，通过反复模拟和实验获得最优化的微反应器结构，以合成粒径为4nm的Au纳米颗粒。 获得优化的微反应器结构设计以实现Au纳米颗粒的连续可控合成 研究微通道表面性能对纳米颗粒的沉积效应的影响，分析造成纳米颗粒沉积的内在原因，通过改善微通道的表面性能来去除纳米颗粒的沉积效应，从而避免通道的堵塞、提高纳米颗粒产率，实现纳米颗粒的长时连续可控合成。 研究Au纳米颗粒在微通道中的沉积效应 研究去除沉积效应后微反应器的时间可靠性，并通过在不同温度下进行Au纳米颗粒的合成测试其温度可靠性。探寻Au纳米颗粒合成完成之后微反应器重复使用的处理方法，并测试其重复实验的可靠性。 微反应器的时间、温度可靠性及可重复使用性分析 可行性分析 目前3D打印技术制造精度可达几十个微米甚至几个微米，可制造的材料从有机高分子材料到金属、陶瓷都可以实现快速原型制造，在生物医学领域制造组织支架微结构已有大量成功的应用。3D打印技术在制造化学合成和分析的实验室微/毫反应器的可行性已被前人证实。 本学院其他课题组实验室的FDM熔融沉积成型技术设备：德国Envision TEC公司的3D-Bioplotter，设备精度可达1μm，最小挤出直径为100μm，可加工多种生物材料。也可以按方案进行来料加工。 对于Au纳米颗粒的微反应合成工艺，本课题组已有成功的经验，便于对制造的微反应器进行实验测试。 目 录 文献综述 研究内容 研究方案 工作进度 研究方案 微反应器设计及制造： 利用三维建模软件如Pro/Engineer或CATIA对微反应器进行设计，并利用数据模拟软件如Comsol对设计的微反应器进行流体力学分析等数据