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3D打印微反应器改进化学分析进程

3D微反应器制备

为更好地研究化学反应和改善研究过程,芬兰赫尔辛基大学近日创新地利用3D打印技术制造出了实验所需的微型反应器。此装置是利用3D打印技术解决特定问题的又一个成功案例。

芬兰赫尔辛基大学的研究团队开发了一种的微型反应装置,有助于更有效地研究化学反应并改进其研究过程。

在该3D打印微反应器装置研发出来之前,赫尔辛基大学的科学家Gianmario Scotti博士需要开车到15公里外的研究实验室无尘室去操作某些化学实验。这不仅耗时而且低效,因此,Gianmario Scotti博士与研究员Markus Haapala合作,通过3D打印来制造可容纳化学反应的一次性微型容器。

Gianmario Scotti博士的研究需要通过质谱分析技术处理芯片,可以将化学物质离子化,并根据其质荷比对其进行分类。在3D打印设备操作之前,研究人员需要去无尘室进行质谱测试,这是为一次性批量生产微芯片进行测试。

Gianmario Scotti博士与研究员Markus Haapala认为,3D打印的一次性微反应器使他们可以绕过无尘室,直接将其连接到质谱仪上,以研究微芯片的化学反应。Gianmario Scotti博士说,“使用塑料是一个更具经济效益的解决方案,特别是作为一次性容器。”

最终,研究人员决定使用固耐用的而且不会对进行测试的化学反应产生不利影响的聚丙烯材料。该研究团队从德国的供应商订购了聚丙烯材料,并迅速进行开发和测试各种微反应器的设计。经过几个不同的原型,研究人员已经开发出了可用于质谱分析的3D打印微反应器。

接着使用3D打印微反应器进行质谱仪分析。“通过将微反应器连接到质谱仪,可以对化学反应进行实时跟踪,而且具有高灵敏度及高选择性,”研究员Sofia Nilsson解释说,“由于这一点,能检测中间体甚至过渡状态下的化学反应,使反应机制的规定成为可能,这也是我的研究重点。”

据介绍,3D打印微反应器,包括一个搅拌棒的小塑料容器(用于混合化学样品)和细针(用于喷雾和电离质谱分析化学样品)。为了尽可能无缝地适当地并入搅拌棒和纳米电喷针,研究人员必须暂停3D打印过程以在恢复打印之前进行安装。

3D打印微反应器如何工作呢?通过简单地将计算机风扇放置在微反应器下面就能激活磁力搅拌棒,而整个容器由3D打印夹具支撑,3D夹具也附有样品注射器。最终,3D打印设备已经允许赫尔辛基大学的研究人员使用质谱法更有效地测试他们的微芯片。

研究人员已经将相关论文《用于通过质谱法在线分析化学反应的小型3D打印聚丙烯反应器》发表到了《Reaction Chemistry & Engineering》杂志上。



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