Mèsi paske w te vizite Nature.com.Vèsyon navigatè w ap itilize a gen yon sipò limite pou CSS.Pou pi bon eksperyans, nou rekòmande pou w itilize yon navigatè ki ajou (oswa fèmen mòd konpatibilite nan Internet Explorer). Antretan, pou asire sipò kontinye, nou pral montre sit la san estil ak JavaScript.
Manifakti aditif ap chanje fason chèchè yo ak endistriyalis yo desine ak fabrike aparèy chimik yo pou satisfè bezwen espesifik yo. Nan travay sa a, nou rapòte premye egzanp yon raktor koule ki te fòme pa teknik laminasyon fèy metal eta solid Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM) ak pati katalitik ki entegre dirèkteman ak eleman deteksyon. Se pa sèlman teknoloji UAM ki asosye kounye a, limitasyon UAM simonte anpil nan li yo, men tou siyifikativman ogmante reyaksyon chimik yo, men tou, ogmante rediksyon chimik yo. kapasite aparèy sa yo.Yon seri konpoze 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole ki enpòtan biyolojik yo te sentèz ak optimize avèk siksè pa yon reyaksyon cycloaddition Huisgen 1,3-dipolè ki te itilize nan yon seri chimi UAM. ing ak optimize.
Akòz avantaj enpòtan li yo sou kontrepati esansyèl li yo, chimi koule se yon domèn enpòtan ak k ap grandi nan tou de anviwònman akademik ak endistriyèl akòz kapasite li nan ogmante selektivite a ak efikasite nan sentèz chimik.Plis pase 50% nan reyaksyon nan endistri chimik ak pharmaceutique amann ka benefisye de itilizasyon pwosesis koule kontinyèl7.
Nan dènye ane yo, te gen yon tandans k ap grandi nan gwoup k ap chèche ranplase veso tradisyonèl oswa ekipman chimi koule ak customizable aditif fabrikasyon (AM) chimi "veso reyaksyon" 8. Konsepsyon iteratif, pwodiksyon rapid, ak kapasite 3 dimansyon (3D) nan teknik sa yo benefisye pou moun ki ta vle personnaliser aparèy yo nan yon seri espesifik nan seri espesifik nan polymer, oswa kondisyon yo te konsantre prèske sou baz polymer, oswa kondisyon travay sa a, ki konsantre sou dat, oswa kondisyon yo ki baze sou polymer. Teknik enprime 3D tankou stereolitografi (SL) 9,10,11, modélizasyon depozisyon fusion (FDM)8,12,13,14 ak enprime ankr 7, 15, 16. Mank solidite ak kapasite aparèy sa yo pou fè yon pakèt reyaksyon chimik / analiz17, 18, 20 se yon pi gwo faktè nan aplikasyon sa a 19, 18, 18, 19. 19, 20 .
Akòz ogmante itilizasyon chimi koule ak pwopriyete favorab ki asosye ak AM, gen yon nesesite pou eksplore teknik ki pi avanse ki pèmèt itilizatè yo fabrike veso reyaksyon koule ak kapasite chimik ak analyse amelyore. Teknik sa yo ta dwe pèmèt itilizatè yo chwazi nan yon seri materyèl trè solid oswa fonksyonèl ki kapab jere yon pakèt kondisyon reyaksyon, pandan y ap tou fasilite divès fòm nan monitè ak kontwòl pwodiksyon nan aparèy la analyse.
Yon pwosesis fabrikasyon aditif ki gen potansyèl pou devlope reyaktè chimik koutim se fabrikasyon aditif ultrasons (UAM).Teknik laminasyon fèy solid-state sa a aplike osilasyon ultrasons nan fèy metal mens yo nan lòd yo rantre yo ansanm kouch pa kouch ak chofaj minimòm esansyèl ak yon wo degre de koule plastik 21, 22, 22, . ing, ke yo rekonèt kòm yon pwosesis fabrikasyon ibrid, nan ki in-situ peryodik òdinatè kontwòl nimerik (CNC) fraisage oswa machin lazè defini fòm nan nèt nan yon kouch materyèl lyezon 24, 25. Sa vle di ke itilizatè a pa limite pa pwoblèm ki asosye ak retire materyèl rezidyèl anvan tout koreksyon nan ti chanèl likid, ki se souvan ka a ak poud, libète ak materyèl ki disponib nan konsepsyon tou. AM ka kosyon tèmik ki sanble ak diferan konbinezon materyèl nan yon etap pwosesis sèl.Chwa nan konbinezon materyèl pi lwen pase pwosesis la fonn vle di ke demand yo mekanik ak chimik nan aplikasyon espesifik ka pi byen satisfè. Anplis de sa nan lyezon eta solid, yon lòt fenomèn rankontre pandan lyezon ultrasons se gwo koule nan materyèl plastik nan tanperati relativman ba 29,30,331, 30,31, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 31, 31, 31 mal eleman ant kouch metal san domaj.UAM entegre detèktè ka fasilite livrezon an nan enfòmasyon an tan reyèl soti nan aparèy la nan itilizatè a atravè analiz entegre.
Travay sot pase otè yo32 te demontre kapasite pwosesis UAM pou kreye estrikti mikwofluidik metalik 3D ak kapasite deteksyon entegre.yon aparèy aktif ki pa sèlman kontwole, men tou pwovoke sentèz chimik atravè materyèl katalis estriktirèl entegre. Aparèy la konbine plizyè avantaj ki asosye ak teknoloji UAM nan fabrikasyon aparèy chimik 3D, tankou: kapasite nan konvèti konsepsyon 3D konplè ki sòti dirèkteman nan modèl konsepsyon asistans òdinatè (CAD) nan pwodwi;fabrikasyon milti-materyèl pou konbine segondè konduktiviti tèmik ak materyèl katalitik;ak entegre detèktè tèmik dirèkteman ant kouran reyaktif pou siveyans tanperati reyaksyon egzak ak kontwòl.Pou demontre fonksyonalite a nan raktor a, yon bibliyotèk nan 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole konpoze te sentèz pa kwiv-catalysed Huisgen 1,3-dipolèr dipolèr materyèl yo ka louvri konsepsyon syans nan òdinatè a syans syans travay mete aksan sou. nouvo opòtinite ak posiblite pou chimi atravè rechèch miltidisiplinè.
Tout solvang ak reyaktif yo te achte nan men Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI oswa Fischer Scientific epi yo te itilize san yo pa pirifye anvan. Tout reyaksyon yo te fèt lè l sèvi avèk platfòm chimi koule Uniqsis FlowSyn.
UAM te itilize pou fabrike tout aparèy nan etid sa a. Teknoloji a te envante nan lane 1999, ak detay teknik li yo, paramèt opere ak devlopman depi envansyon li yo ka etidye nan materyèl sa yo pibliye34,35,36,37.Aparèy la (Figi 1) te aplike lè l sèvi avèk yon ultra-wo pouvwa, 9kW SonicLayer 4000, ® US materyèl yo te chwazi nan fabwikasyon sistèm nan UAM. Cu-110 ak Al 6061.Cu-110 gen yon kontni kwiv segondè (minimòm 99.9% kòb kwiv mete), ki fè li yon bon kandida pou reyaksyon kòb kwiv mete katalize, epi se poutèt sa yo itilize kòm yon "kouch aktif nan yon mikro-reaktè.Al 6061 O yo itilize kòm yon materyèl "esansyèl", tou kouch Embedding yo itilize pou analiz;Alyaj oksilyè eleman embedding ak kondisyon rkwit konbine avèk kouch Cu-110.Al 6061 O se yon materyèl ki montre yo trè konpatib ak pwosesis UAM38, 39, 40, 41 e li te teste epi li te jwenn Chimik ki estab ak reyaktif yo itilize nan travay sa a.Konbinezon Al 6061 O ak Cu-110 tou konsidere kòm yon konbinezon materyèl konpatib pou UAM e se poutèt sa se yon materyèl apwopriye pou etid sa a.38,42 Aparèy sa yo ki nan lis nan Tablo 1 anba a.
Etap fabwikasyon reyaktè (1) Substra Al 6061 (2) Fabrikasyon kanal anba mete sou papye kòb kwiv mete (3) Entègrasyon tèrmokapteur ant kouch (4) Chanèl anwo (5) Inlet ak priz (6) Réacteurs monolitik.
Filozofi konsepsyon chemen likid la se sèvi ak yon chemen konvolutif pou ogmante distans likid vwayaje nan chip la, pandan y ap kenbe chip la nan yon gwosè jere. melanje ki ka reyalize, konsepsyon raktor a karakteristik de inlets reyaktif konbine nan Y-junction a anvan yo antre nan seksyon an melanje serpentine.Twazyèm inlet la, ki kwaze kouran an mwatye nan rezidans li yo, enkli nan desen an nan sentèz reyaksyon miltistep nan lavni.
Tout chanèl yo gen yon pwofil kare (pa gen okenn ang bouyon), rezilta fraisage CNC peryodik yo itilize pou kreye jeyometri kanal la. Dimansyon chanèl yo chwazi pou asire yon pwodiksyon volim wo (pou yon mikroreaktè), pandan ke yo piti ase pou fasilite entèraksyon sifas yo (katalis) pou pifò likid ki genyen. m ak volim reyaktè total la te 1 ml.Yon konektè entegre (1/4″—28 UNF fil) enkli nan konsepsyon an pou pèmèt senp entèfas aparèy la ak ekipman chimi komèsyal koule.Gwosè kanal la limite pa epesè materyèl la papye, pwopriyete mekanik li yo ak paramèt lyezon yo itilize ak ultrasons.Nan yon lajè espesifik pou yon materyèl bay, materyèl la pral "sag" nan kanal la kreye.Kounye a pa gen okenn modèl espesifik pou kalkil sa a, kidonk lajè kanal maksimòm pou yon materyèl ak konsepsyon yo detèmine eksperimantal;nan ka sa a, yon lajè 750 μm pa pral lakòz sag.
Fòm nan (kare) nan kanal la detèmine lè l sèvi avèk yon kouto kare. Fòm ak gwosè chanèl yo ka chanje pa machin CNC lè l sèvi avèk zouti koupe diferan pou jwenn diferan pousantaj koule ak karakteristik. Ou ka jwenn yon egzanp pou kreye yon kanal fòm koube lè l sèvi avèk zouti 125 μm nan travay Monaghan45. Lè Monaghan45 la. fini.Nan travay sa a, yo nan lòd yo kenbe simetri nan kanal la, yo te itilize yon deskripsyon kare.
Pandan yon poz pre-pwograme nan fabrike, sond tanperati tèrmokapteur (Tip K) yo entegre dirèkteman nan aparèy la ant gwoup chanèl anwo ak pi ba yo (Figi 1 - Etap 3). Thermocouples sa yo ka kontwole chanjman tanperati soti nan -200 a 1350 °C.
Pwosesis depo metal la fèt pa yon kòn UAM lè l sèvi avèk yon 25.4 mm lajè, 150 mikron epè FOIL metal. Kouch FOIL sa yo kole nan yon seri de bann adjasan yo kouvri tout zòn nan bati;gwosè a nan materyèl la depoze se pi gwo pase pwodwi final la kòm pwosesis la soustraksyon pwodui fòm final la nèt. CNC D 'se itilize nan machin kontou yo ekstèn ak entèn nan ekipman an, sa ki lakòz yon fini sifas nan ekipman an ak chanèl ki egal a zouti a chwazi ak paramèt pwosesis CNC (apeprè 1.6 μm Ra nan egzanp sa a). ed ak pati a fini pral satisfè nivo presizyon CNC fini fraisage.Lajè kanal la itilize pou aparèy sa a piti ase pou asire ke materyèl la FOIL pa "sag" nan kanal la likid, se konsa kanal la kenbe yon kare kwa-seksyon.Gpas posib nan materyèl FOIL ak paramèt pwosesis UAM yo te detèmine eksperimantal pa yon patnè fabrikasyon (Fabrisonic LLC, USA).
Etid yo montre ke ti difizyon elemantè rive nan koòdone lyezon UAM 46, 47 san tretman tèmik adisyonèl, kidonk pou aparèy yo nan travay sa a, kouch Cu-110 la rete diferan de kouch Al 6061 la epi chanje sibitman.
Enstale yon regilatè presyon 250 psi (1724 kPa) pre-kalibrasyon (BPR) nan priz la nan raktor a ak ponpe dlo nan raktor a nan yon pousantaj de 0.1 a 1 mL min-1. Yo te kontwole presyon reyaktè a lè l sèvi avèk Capteur presyon sistèm FlowSyn entegre a pou verifye ke sistèm lan te kapab kenbe yon konstan fiks tanperati a te teste diferans ki genyen ant tanperati a te idantifye ak diferans ki genyen ant tèrmokou a. Sa a se reyalize lè w varye tanperati plak chofe pwogramasyon an ant 100 ak 150 °C nan ogmantasyon 25 °C epi sonje nenpòt diferans ki genyen ant tanperati pwograme ak anrejistre yo.
Kondisyon reyaksyon cycloaddition phenylacetylene ak iodoethane te optimize (Scheme 1- Cycloaddition of phenylacetylene ak iodoethane Scheme 1- Cycloaddition of phenylacetylene ak iodoethane). : rapò azid nan 1:2.
Solisyon separe nan azid sodyòm (0.25 M, 4: 1 DMF: H2O), iodoetan (0.25 M, DMF), ak fenilasetilèn (0.125 M, DMF) yo te prepare. Yo te melanje yon aliquot 1.5 mL nan chak solisyon epi yo ponpe nan raktor a nan to a koule pwodwi yo te pran nan tanperati a vle di nan tanperati repons nan zòn nan. materyèl kòmanse ak detèmine pa segondè pèfòmans likid chromatography (HPLC).Pou konsistans nan analiz, tout reyaksyon yo te pran echantiyon jis apre melanj reyaksyon an te kite raktor la. Ranje paramèt yo chwazi pou optimize yo montre nan Tablo 2.
Tout echantiyon yo te analize lè l sèvi avèk yon sistèm Chromaster HPLC (VWR, PA, USA) ki gen ladan yon ponp kwatènè, fou kolòn, detektè UV longèdonn varyab ak autosampler. Kolòn nan te yon ekivalans 5 C18 (VWR, PA, USA), 4.6 × 100 mm nan gwosè, 5 µm gwosè patikil, kenbe nan dlo isokratik nan 5:040 degre. to 1.5 mL.min-1.Volim piki a te 5 µL ak longèdonn detektè a te 254 nm.% zòn pik pou echantiyon DOE a te kalkile apati zòn pik rezidyèl alkin ak pwodwi triazol sèlman.Piki materyèl kòmanse pèmèt idantifikasyon pik ki enpòtan yo.
Kouple pwodiksyon analiz reyaktè a ak lojisyèl MODDE DOE (Umetrics, Malmö, Syèd) te pèmèt yon analiz apwofondi nan tandans rezilta yo ak detèminasyon kondisyon reyaksyon optimal pou sikloaddisyon sa a. Kouri optimisateur entegre a ak chwazi tout tèm enpòtan modèl bay yon seri kondisyon reyaksyon ki fèt pou maksimize zòn pik pwodwi pandan y ap diminye zòn pik nan kòmanse materyèl.
Oksidasyon an kwiv sifas nan chanm reyaksyon katalitik la te reyalize lè l sèvi avèk yon solisyon oksijene idwojèn (36%) ap koule tankou dlo nan chanm reyaksyon an (pousantaj koule = 0.4 mL min-1, tan rezidans = 2.5 min) anvan sentèz chak bibliyotèk konpoze triazol.
Yon fwa yo te idantifye yon seri optimal nan kondisyon yo, yo te aplike nan yon seri de dérivés asetilèn ak haloalkane pou pèmèt konpilasyon an nan yon sentèz ti bibliyotèk, kidonk etabli kapasite nan aplike kondisyon sa yo nan yon seri pi laj nan reyaktif potansyèl (Figi 1).2).
Prepare solisyon separe nan azid sodyòm (0.25 M, 4: 1 DMF: H2O), haloalkanes (0.25 M, DMF) ak alkin (0.125 M, DMF). 3 mL aliquot nan chak solisyon yo te melanje ak ponpe nan raktor a nan 75 µL.min-1 ak 150 µL. tate.Solisyon echantiyon an te lave ak 3 × 10 mL dlo.Kouch akeuz yo te konbine ak ekstrè ak 10 mL acetate etil;kouch òganik yo te Lè sa a, konbine, lave ak 3 x 10 mL nan sèl, seche sou MgSO4 ak filtre, Lè sa a, yo te retire sòlvan an nan vacuo.The echantiyon yo te pirifye pa kolòn kwomatografi sou jèl silica lè l sèvi avèk acetate etil anvan analiz pa yon konbinezon de HPLC, 1H NMR, 13C NMR ak segondè rezolisyon mas-MS spectrome.
Tout spectre yo te akeri lè l sèvi avèk yon Thermofischer presizyon Orbitrap rezolisyon mas spectrometer ak ESI kòm sous la ionizasyon.Tout echantiyon yo te prepare lè l sèvi avèk asetonitrile kòm sòlvan.
Analiz TLC te fèt sou plak silica aliminyòm ki te fè bak.Plach yo te vizyalize pa limyè UV (254 nm) oswa tach vanilin ak chofaj.
Tout echantiyon yo te analize lè l sèvi avèk yon sistèm VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) ekipe ak yon autosampler, kolòn fou ponp binè ak yon sèl detektè longèdonn.Kolòn nan itilize se te yon ekivalans ACE 5 C18 (150 × 4.6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Scotland).
Piki (5 µL) yo te fè dirèkteman nan melanj reyaksyon brit dilye (1:10 dilution) ak analize ak dlo: metanol (50:50 oswa 70:30), eksepte pou kèk echantiyon lè l sèvi avèk sistèm nan sòlvan 70:30 (deziye kòm yon nimewo zetwal) nan yon vitès koule nan 1.5 mL / min.
Yo te kalkile % zòn pik echantiyon an nan zòn pik rezidyèl alkin la, se sèlman pwodwi triazol la, ak piki nan materyèl la kòmanse pèmèt idantifikasyon pik ki enpòtan yo.
Tout echantiyon yo te analize lè l sèvi avèk yon Thermo iCAP 6000 ICP-OES. Tout estanda kalibrasyon yo te prepare lè l sèvi avèk yon solisyon estanda 1000 ppm Cu nan 2% asid nitrique (SPEX Certi Prep).
UAM utilise à metal soudi kòm yon Liaison teknik pou materyèl feuille an metal ki te itilize pou konstwi dènye asanble.Ultrasonic metal soudi itilize yon vibre estati zouti (ki rele yon kòn oswa à kòn) pou aplike pwesyon pou papye wèbsayt]/précédemment consolidée wèbsayt] pou kole pandan vibre materyèl la. syon yo aplike, oksid yo sou sifas la nan materyèl la ka krak.Presyon kontinye ak Vibration ka lakòz aspè nan materyèl la tonbe 36 .Kontak entim ak chalè lokalman pwovoke ak presyon Lè sa a, mennen nan lyezon solid-eta nan koòdone materyèl;li kapab tou ede adezyon nan chanjman nan enèji sifas48.Nati a nan mekanis nan lyezon simonte anpil nan pwoblèm ki asosye ak tanperati a fonn varyab ak tanperati ki wo apre-efè mansyone nan lòt teknik manifakti aditif.
Yon dezyèm faktè favorab pou UAM se wo degre de koule plastik yo obsève nan materyèl metalik, menm nan tanperati ki ba, sa vle di byen pi ba pase pwen an k ap fonn nan materyèl metalik. Konbinezon nan osilasyon ultrasons ak presyon pwovoke nivo segondè nan migrasyon fwontyè grenn jaden lokal yo ak rkristalizasyon san yo pa ogmantasyon nan tanperati gwo tradisyonèlman ki asosye ak materyèl esansyèl. , kouch pa kouch.Eleman tankou fib optik 49, ranfòsman 46, elektwonik 50, ak tèrmokapteur (travay sa a) yo tout te byen entegre nan estrikti UAM yo kreye asanble aktif ak pasif konpoze.
Nan travay sa a, tou de lyezon materyèl diferan ak posiblite entèkalasyon UAM yo te itilize pou kreye mikro-reaktè siveyans tanperati katalitik final la.
Konpare ak Paladyòm (Pd) ak lòt katalis metal yo itilize souvan, Cu catalysis gen plizyè avantaj: (i) Ekonomikman, Cu se mwens chè pase anpil lòt metal yo itilize nan kataliz e se poutèt sa se yon opsyon atire pou endistri pwosesis chimik la (ii) Ranje Cu-catalysed kwa-coupling reyaksyon ap ogmante epi li parèt konplemantè nan kèk metòd ki baze sou Pd. reyaksyon katalize travay byen nan absans lòt ligand, Ligand sa yo souvan estriktirèl senp ak chè si yo vle, tandiske sa yo ki itilize nan chimi Pd yo souvan konplèks, chè, ak lè-sansib (iv) Cu, espesyalman li te ye pou kapasite li nan mare alkin nan sentèz, Pou egzanp, bimetalik-catalyzed ak Sonogashickicklya) kapab ankouraje arylation nan plizyè nukleofil nan reyaksyon Ullmann-kalite.
Egzanp heterogenization nan tout reyaksyon sa yo dènyèman te demontre nan prezans Cu (0).
Pionnier pa Huisgen nan ane 1960 yo57, reyaksyon cycloaddition 1,3-dipolè ant asetilèn ak azid nan 1,2,3-triazol konsidere kòm yon reyaksyon demonstrasyon sinèrjetik. Mosyon 1,2,3 triazole ki kapab lakòz yo se yon enterè patikilye kòm aplikasyon pharmacophore ak itilizasyon dwòg yo nan divès kalite aplikasyon pou dwòg yo nan domèn biyolojik.
Reyaksyon sa a te vin konsantre ankò lè Sharpless ak lòt moun te entwodui konsèp "klike sou chimi"59.Tèm "klike sou chimi" yo itilize pou dekri yon seri reyaksyon solid, serye ak selektif pou sentèz rapid nouvo konpoze ak bibliyotèk konbinatoryal atravè lyen eteroatom (CXC)60. Apèl sentetik nan reyaksyon sa yo, reyaksyon wo ak oksikasyon yo, se reyaksyon sa yo ki asosye, reyaksyon wo ak dlo ki senp. separasyon pwodwi se senp61.
Klasik Huisgen 1,3-dipol cycloaddition a pa fè pati kategori "klike sou chimi".Sepandan, Medal ak Sharpless te demontre ke evènman sa a azid-alkyne kouple sibi 107 a 108 nan prezans Cu (I) konpare ak uncatalyzed 1,3-dipolè mekanis a akselerasyon pa nesesè pou amelyore vitès akselerasyon 1,3-dipolè a. gwoup pwoteje oswa kondisyon reyaksyon piman bouk ak pwodiksyon tou pre konvèsyon konplè ak selektivite nan 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles (anti- 1,2,3-triazole) sou yon echèl tan (Figi 3).
Rezilta izometrik nan cycloadditions Huisgen konvansyonèl ak kwiv-catalysed.Cu(I)-catalysed Huisgen cycloadditions bay sèlman 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles, tandiske tèmik pwovoke Huisgen cycloadditions tipikman sede 1,4- ak 1,5-1,5-otrizoles melanj nan 1,5-otrizoles.
Pifò pwotokòl enplike rediksyon sous ki estab Cu(II), tankou rediksyon nan CuSO4 oswa Cu (II) / Cu (0) espès ko-konbinezon ak sodyòm sels.Compared ak lòt reyaksyon metal-catalysed, itilize nan Cu (I) gen gwo avantaj ki genyen nan yo te chè ak fasil okipe.
Etid etikèt kinetik ak izotopik pa Worrell et al.65 te montre ke, nan ka a nan alkin tèminal, de ekivalan nan kòb kwiv mete yo patisipe nan aktive reyativite nan chak molekil nan direksyon pou azid.Mekanis yo pwopoze a ap pase nan yon bag metal kwiv sis-manb ki te fòme pa kowòdinasyon an nan azid ak σ-kolabore acetylide kòb kwiv mete ak π-lye kòb kwiv mete kòm yon derivatè ki estab donatè ligand pa òganis k ap fòme pa òganis kòb kwiv mete. dekonpozisyon pou bay pwodwi triazol epi fèmen sik katalitik la.
Pandan ke benefis ki genyen nan aparèy chimi koule yo byen dokimante, te gen yon dezi yo entegre zouti analyse nan sistèm sa yo pou nan-liy, in-situ, siveyans pwosesis66,67.UAM pwouve yo dwe yon metòd apwopriye pou desine ak pwodwi trè konplèks 3D koule réacteurs ki fèt ak katalitik aktif, tèmik materyèl kondiktif ak eleman dirèkteman entegre 4.
Aliminyòm-kwiv koule raktor fabrike pa manifakti aditif ultrasons (UAM) ak estrikti chanèl entèn konplèks, tèrmokapteur entegre ak chanm reyaksyon katalitik. Pou visualized chemen likid entèn yo, yo montre yon pwototip transparan ki fabrike lè l sèvi avèk stereolitografi.
Pou asire réacteurs yo fabrike pou reyaksyon òganik nan lavni, solvang yo bezwen chofe san danje pi wo a pwen bouyi;yo se presyon ak tanperati teste.Tès presyon an te montre ke sistèm nan kenbe yon presyon ki estab ak konstan menm ak yon presyon sistèm ogmante (1.7 MPa). Yo te fè tès la idrostatik nan tanperati chanm lè l sèvi avèk H2O kòm likid la.
Konekte tèrmokapteur a entegre (Figi 1) ak enregistreur done tanperati a te montre ke tèrmokapteur a te 6 °C (± 1 °C) pi fre pase tanperati pwograme a sou sistèm FlowSyn la. Tipikman, yon ogmantasyon 10 °C nan tanperati rezilta nan yon doub nan to reyaksyon an, kidonk yon diferans tanperati a jis kèk degre ka siyifikativman chanje nan gwo reyaksyon kò a akòz reyaksyon an wo nan reyaksyon kò a. Difizyon tèmik materyèl yo itilize nan pwosesis fabrikasyon an.Drift tèmik sa a konsistan epi li ka konte pou konfigirasyon ekipman an pou asire ke tanperati egzat yo rive jwenn ak mezire pandan reyaksyon an. sistèm yo.
Reaktè yo prezante nan travay sa a se premye egzanp aplikasyon teknoloji UAM pou fabwikasyon reyaktè chimik yo epi li adrese plizyè gwo limit ki asosye kounye a ak enprime AM/3D aparèy sa yo, tankou: (i) simonte pwoblèm yo rapòte ki gen rapò ak pwosesis kwiv oswa alyaj aliminyòm (ii) amelyore rezolisyon chanèl entèn yo konpare ak teknik fizyon kabann poud (PBF) , tankou fizyon sifas poud (PBF) 25296. 6 (iii) Redwi tanperati pwosesis, ki fasilite lyezon dirèk nan detèktè, ki pa posib nan teknoloji kabann poud, (v) genyen batay pòv pwopriyete mekanik ak sansiblite nan konpozan ki baze sou polymère konpozan nan yon varyete solvang òganik komen17,19.
Fonksyonalite raktor a te demontre pa yon seri de reyaksyon alkyne azide cycloaddition kwiv-catalysed anba kondisyon koule kontinyèl (figi 2).A ultrasons-enprime raktor kwiv detaye nan Figi 4 te entegre ak yon sistèm koule komèsyal ak itilize yo fè sentèz bibliyotèk azides nan divès kalite 1,4-disubstituted 1,4-disubstituted 1,2-disubstituted 1,2-disubstituted tanperati a 1,2 reaction gwoup reaction nan 1,2-trialed ak reaction. s alogen nan prezans klori sodyòm (Figi 3). Itilizasyon yon apwòch koule kontinyèl diminye enkyetid sekirite ki ka leve nan pwosesis pakèt, paske reyaksyon sa a pwodui entèmedyè azid ki trè reyaktif ak danjere [317], [318]. len ak yodetan) (gade Figi 5).
(Anwo agoch) Chema konfigirasyon an itilize pou enkòpore raktor 3DP a nan sistèm koule (anwo adwat) jwenn nan konplo optimize (anba) nan Huisgen cycloaddition 57 konplo ant phenylacetylene ak iodoethane pou optimize epi montre to konvèsyon reyaksyon optimize paramèt yo.
Lè yo kontwole tan rezidans reyaktif yo nan pati katalitik nan raktor a ak byen kontwole tanperati reyaksyon an ak yon pwofonde tèrmokapteur ki entegre dirèkteman, kondisyon reyaksyon yo ka optimize rapidman ak presizyon ak tan minimòm ak konsomasyon materyèl. tan rezidans ak tanperati reyaksyon yo konsidere kòm tèm enpòtan modèl.Kouri optimiseur a bati-an lè l sèvi avèk tèm sa yo chwazi jenere yon seri kondisyon reyaksyon ki fèt yo maksimize zòn pik pwodwi pandan y ap diminye zòn pik materyèl kòmanse. Optimizasyon sa a bay yon konvèsyon 53% nan pwodwi a triazol, ki byen matche ak prediksyon nan modèl nan 54%.
Dapre literati ki montre ke kòb kwiv mete (I) oksid (Cu2O) ka aji kòm yon espès katalitik efikas sou sifas kòb kwiv mete zewo-valan nan reyaksyon sa yo, yo te envestige kapasite nan pre-oksidasyon sifas raktor a anvan yo te pote soti nan reyaksyon an nan koule70,71. Reyaksyon ki genyen ant phenylacetylene ak iodoethane te fè yo te obsève nan kondisyon yo pi bon yo te konpare. te nan yon ogmantasyon siyifikatif nan konvèsyon nan materyèl la kòmanse, ki te kalkile yo dwe> 99%. Sepandan, siveyans pa HPLC te montre ke konvèsyon sa a siyifikativman redwi tan an reyaksyon twòp pwolonje jiska apeprè 90 minit, lè sa a aktivite a parèt nan nivo koupe ak rive nan yon "eta fiks". fòm CuO ak Cu2O ki pa kouch pwoteksyon pwòp tèt ou.Sa a elimine nesesite pou ajoute yon sous oksilyè kwiv (II) pou ko-konpozisyon71.