Spas ji bo serdana Nature.com.Guhertoya geroka ku hûn bikar tînin piştgirîya CSS-ê sînordar e.Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî Moda Lihevhatinê ya di Internet Explorer de neçalak bikin).Di vê navberê de, ji bo misogerkirina piştgirîya domdar, em ê malperê bê şêwaz û JavaScript pêşkêş bikin.
Carouselek ku di heman demê de sê slaytan nîşan dide.Bişkokên Pêşî û Paşê bikar bînin da ku di yek carê de di nav sê slaytan de bigerin, an jî bişkokên sliderê yên li dawiyê bikar bînin da ku di her carê de di sê slaytan de bigerin.
Hilberîna lêzêdekirî awayê ku lêkolîner û pîşesazker sêwirandin û çêkirina amûrên kîmyewî diguhezîne da ku hewcedariyên xwe yên taybetî bicîh bîne.Di vê gotarê de, em mînaka yekem a reaktorek herikînê ya ku ji hêla hilberîna lêzêdekirina ultrasonic (UAM) lamînasyona pelek metalek zexm a ku rasterast bi parçeyên katalîtîk û hêmanên hestiyar ve hatî yekgirtî ve hatî çêkirin radigihînin.Teknolojiya UAM ne tenê gelek sînorên ku niha bi hilberîna lêzêdekirî ya reaktorên kîmyewî ve girêdayî ne derbas dike, lê di heman demê de kapasîteyên amûrên weha jî pir berfireh dike.Hejmarek pêkhateyên biyolojîkî yên girîng ên 1,4-guhezbar 1,2,3-triazole bi serfirazî hatine sentez kirin û ji hêla reaksiyonek cycloaddition Huisgen-a 1,3-dipolar a Cu-ya navbeynkar bi karanîna saziya kîmyayê ya UAM-ê ve hatî çêkirin û xweşbîn kirin.Bi karanîna taybetmendiyên bêhempa yên UAM û pêvajoyek herikîna domdar, amûr dikare reaksiyonên domdar katalîz bike û hem jî bertekên rast-ê peyda bike da ku reaksiyonên çavdêrî û xweşbîn bike.
Ji ber avantajên wê yên girîng li ser hevtayê xwe yê mezin, kîmyaya herikînê hem di mîhengên akademîk û hem jî di pîşesaziyê de hem di warên akademîk û hem jî pîşesaziyê de qadek girîng û geş e ji ber kapasîteya wê ya zêdekirina hilbijartî û karbidestiya senteza kîmyewî.Ev ji çêbûna molekulên organîk ên sade1 bigire heya pêkhateyên derman2,3 û hilberên xwezayî4,5,6.Zêdetirî 50% reaksiyonên di pîşesaziyên kîmyewî û dermansaziyê yên xweş de dikarin ji herikîna domdar sûd werbigirin7.
Di salên dawî de, meylek mezin a komên ku dixwazin şûşeyên kevneşopî an alavên kîmyayê diherikînin bi "reaktorên" kîmyewî yên adapteyî biguhezînin8 heye.Sêwirana dubare, hilberîna bilez, û kapasîteyên sê-alî (3D) yên van rêbazan ji bo kesên ku dixwazin amûrên xwe ji bo komek reaksiyonê, amûr an şert û mercên taybetî xweş bikin bikêr in.Heya nuha, ev xebat hema hema bi taybetî li ser karanîna teknîkên çapkirina 3D-ya bingehîn a polîmerî yên wekî stereolîtografiya (SL) 9,10,11, Modelkirina Depokirina Fused (FDM) 8,12,13,14 û çapkirina inkjet7,15 sekinîye., 16. Kêmbûna pêbawerî û şiyana amûrên weha ji bo pêkanîna cûrbecûr reaksiyonên/analîzên kîmyewî17, 18, 19, 20 faktorek sînordar a sereke ye ji bo sepana berfireh a AM di vî warî de17, 18, 19, 20.
Ji ber zêdebûna karanîna kîmya herikînê û taybetmendiyên bikêrhatî yên ku bi AM-ê re têkildar in, pêdivî ye ku teknîkên çêtir werin lêkolîn kirin ku dê rê bide bikarhêneran ku keştiyên berteka herikînê bi kîmya û kapasîteyên analîtîk ên çêtir çêbikin.Pêdivî ye ku ev rêbaz rê bidin bikarhêneran ku ji nav rêzek materyalên hêzdar an fonksiyonel ên ku dikarin di bin cûrbecûr şert û mercên reaksiyonê de bixebitin hilbijêrin, û her weha cûrbecûr cûrbecûr hilberîna analîtîk ji cîhazê hêsan bikin da ku çavdêrî û kontrolkirina reaksiyonê çalak bikin.
Yek pêvajoyek hilberîna pêvek a ku dikare ji bo pêşdebirina reaktorên kîmyewî yên xwerû were bikar anîn Hilberîna Zêdekirina Ultrasonic (UAM) ye.Ev rêbaza pelçiqandina pelê-dewleta zexm lerizînên ultrasonîk li pelikên metal ên nazik bicîh tîne da ku wan qat bi qat bi germkirina mîzê ya mînîmal û astek bilind a herikîna plastîk 21, 22, 23 bi hev ve girê bide. Berevajî piraniya teknolojiyên din ên AM-ê, UAM dikare rasterast bi hilberîna jêbirinê re were entegre kirin, ku wekî hîbridek tê zanîn ku di prosesa hilberandina numerîkî de, an jî di prosesa hilberandina numerîkî de NC. şeklê torê ya qata materyalê ya girêdayî 24, 25. Ev tê vê wateyê ku bikarhêner bi pirsgirêkên ku bi rakirina materyalên avahiyê yên orîjînal ên bermayî ji kanalên şilavê yên piçûk ve girêdayî ne sînordar e, ku pir caran di pergalên toz û şil AM26,27,28 de wiha ye.Ev azadiya sêwiranê di hilbijartina materyalên berdest de jî dirêj dibe - UAM dikare di pêvajoyek yekane de berhevokên materyalên germî yên wekhev û cihêreng girêde.Hilbijartina berhevokên materyalê li derveyî pêvajoya helandinê tê vê wateyê ku hewcedariyên mekanîkî û kîmyewî yên serîlêdanên taybetî dikarin çêtir werin bicîh kirin.Digel girêdana zexm, diyardeyek din a ku bi girêdana ultrasonîk re çêdibe, şilbûna zêde ya materyalên plastîk di germahiyên nisbeten nizm de ye29,30,31,32,33.Vê taybetmendiya bêhempa ya UAM dihêle ku hêmanên mekanîkî / germî di navbera qatên metal de bêyî zirarê werin danîn.Sensorên UAM-ê yên pêvekirî dikarin bi navgîniya analîtîkên yekbûyî ve gihandina agahdariya rast-demê ji cîhazê ji bikarhêner re hêsan bikin.
Xebata berê ya nivîskaran32 şiyana pêvajoya UAM-ê ji bo afirandina strukturên mîkrofluîdîk ên 3D yên metalîkî yên bi kapasîteyên hestiyariyê yên binavkirî destnîşan kir.Ev amûr tenê ji bo armancên çavdêriyê ye.Ev gotar mînaka yekem a reaktorek kîmyewî ya mîkrofluîdî ya ku ji hêla UAM ve hatî çêkirin pêşkêşî dike, amûrek çalak ku ne tenê kontrol dike, lê di heman demê de senteza kîmyewî bi materyalên katalîtîk ên bi avahîsaziyek yekbûyî re jî çêdike.Amûr di çêkirina amûrên kîmyewî yên 3D de çend avantajên ku bi teknolojiya UAM-ê ve girêdayî ne, wekî: şiyana veguheztina sêwirana tevahî 3D rasterast ji modelek sêwirana bi alîkariya computer (CAD) veguhezîne hilberek;Çêkirina pir-materyal ji bo berhevokek gihandina germahiya bilind û materyalên katalîtîk, û her weha senzorên germî yên ku rasterast di navbera herikên reaktant de têne bicîh kirin ji bo kontrol û rêvebirina rast a germahiya reaksiyonê.Ji bo ku fonksiyona reaktorê nîşan bide, pirtûkxaneyek ji pêkhateyên 1,2,3-triazole yên 1,4-diguhêrbar ji hêla cycloaddition Huisgen-a 1,3-dîpolar ve hatî sentez kirin.Ev xebat ronî dike ku çawa karanîna zanistiya materyalan û sêwirana bi arîkariya komputerê dikare bi lêkolîna navdîsîplînî ji kîmyayê re îmkan û derfetên nû veke.
Hemî çareserker û reagent ji Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI, an Fischer Scientific hatine kirîn û bêyî paqijkirina pêşîn têne bikar anîn.Spektrên 1H û 13C NMR yên ku bi rêzê li 400 û 100 MHz hatine tomar kirin, li ser spektrometerek JEOL ECS-400 400 MHz an spektrometerek Bruker Avance II 400 MHz bi CDCl3 an (CD3) 2SO wekî çareserker, hatine wergirtin.Hemî reaksiyonên bi karanîna platforma kîmyayê ya herikîna Uniqsis FlowSyn pêk hatin.
Di vê lêkolînê de ji bo çêkirina hemî cîhazan UAM hate bikar anîn.Teknolojî di sala 1999-an de hate kifş kirin û hûrguliyên wê yên teknîkî, parametreyên xebitandinê û pêşkeftinên wê ji ber ku îcada wê dikare bi karanîna materyalên jêrîn ên çapkirî34,35,36,37 were lêkolîn kirin.Amûra (Hêjî. 1) bi karûbarê giran a 9 kW SonicLayer 4000® UAM (Fabrisonic, Ohio, USA) hate bicîh kirin.Materyalên ku ji bo cîhaza herikînê hatin hilbijartin Cu-110 û Al 6061 bûn. Cu-110 xwedî naverokek sifirek bilind e (kêmtirîn 99,9% sifir), ew dike berendamek baş ji bo reaksiyonên katalîzasyona sifir û ji ber vê yekê wekî "tebeqek çalak di hundurê mîkroreaktorê de tê bikar anîn.Al 6061 O wekî materyalê "pir" tê bikar anîn., û her weha qata navberê ya ku ji bo analîzê tê bikar anîn;tevhevkirina pêkhateyên alloyek alîkar û haleta pîvazkirî bi hev re digel qata Cu-110.bi reagentên ku di vê xebatê de têne bikar anîn ji hêla kîmyewî ve stabîl tê dîtin.Al 6061 O bi hev re bi Cu-110 re di heman demê de ji bo UAM-ê têkeliyek materyalê ya lihevhatî tête hesibandin û ji ber vê yekê ji bo vê lêkolînê materyalek maqûl e38,42.Van amûran di Tabloya 1-ê de li jêr hatine rêz kirin.
Pêngavên çêkirina reaktorê (1) 6061 substrata aligirê aluminiumê (2) Çêkirina kanala jêrîn ji pelika sifir (3) Têxistina termocouplan di navbera qatan de (4) Kanala jorîn (5) Ketin û derketin (6) Reaktora monolîtîk.
Felsefeya sêwirana kanala şilavê ev e ku meriv rêyek zirav bikar bîne da ku dûrahiya ku ji hêla şilavê di hundurê çîpê de dimeşe zêde bike û di heman demê de mezinahiya çîpê ya rêvebirinê biparêze.Ev zêdebûna dûrbûnê tê xwestin ku dema pêwendiya katalîzator-reaktant zêde bike û hilberên hilberek hêja peyda bike.Çîp li dawiya rêyek rast bendikên 90° bikar tînin da ku tevliheviya turbulantî di hundurê cîhazê de derxînin44 û dema pêwendiya şilê bi rûxê (katalîzator) re zêde bikin.Ji bo zêdekirina tevlihevkirina ku dikare were bidestxistin, sêwirana reaktorê du dergehên reaktant ku di girêdanek Y-yê de têne hev kirin berî ku têkevin beşa kulîlka tevlihevkirinê vedihewîne.Deriyê sêyem, ku di nîvê rê de di nav niştecîbûna xwe re derbas dibe, ji bo reaksiyonên senteza pir-qonaxa pêşerojê di plansaziyê de ye.
Hemî kanal xwedan profîlek çargoşe ye (bê goşeyên hûrgelî), ku ev encama birêkûpêkkirina periyodîk a CNC ye ku ji bo afirandina geometriya kanalê tê bikar anîn.Pîvana kanalê têne hilbijartin da ku hilberînek voltîkî ya bilind (ji bo mîkroreaktorek) peyda bikin, lê di heman demê de têra xwe piçûk e ku ji bo piraniya şilavên ku tê de danûstendina bi rû (katalîzator) re hêsantir bike.Mezinahiya maqûl li ser bingeha ezmûna paşîn a nivîskaran a bi amûrên reaksiyonê yên metal-avî ve girêdayî ye.Pîvana hundurê kanala paşîn 750 μm x 750 μm bûn û qebareya giştî ya reaktorê 1 ml bû.Têkiliyek çêkirî (1/4 ″-28 Mijara UNF) di sêwiranê de tê de heye da ku rê bide pêwendiya hêsan a cîhazê bi alavên kîmyayê yên herikîna bazirganî re.Mezinahiya kanalê ji hêla stûrahiya materyalê pelê, taybetmendiyên wê yên mekanîkî, û pîvanên girêdanê yên ku bi ultrasonîk têne bikar anîn ve sînorkirî ye.Ji bo materyalê diyarkirî bi firehiyek diyarkirî, dê materyal di kanala hatî çêkirin de "biqelişe".Heya niha ji bo vê hesabkirinê modelek taybetî tune, ji ber vê yekê firehiya kanala herî zêde ji bo materyal û sêwiranek diyarkirî bi ceribandinê tê destnîşankirin, di vê rewşê de firehiya 750 μm dê nebe sedema şilbûnê.
Şêwe (çargoşe) kanalê bi kartêkerek çargoşe tê destnîşankirin.Şikl û mezinahiya kanalan dikare li ser makîneyên CNC-ê bi karanîna amûrên birrîna cihêreng were guheztin da ku rêjeyên herikînê û taybetmendiyên cihêreng bistînin.Nimûneyek çêkirina kanalek kelandî ya bi amûrek 125 μm dikare li Monaghan45 were dîtin.Dema ku tebeqeya foilê bi xêz tê sepandin, serîlêdana materyalê pelê li ser kanalan dê rûyek (çargoşe) hebe.Di vê xebatê de, ji bo parastina sîmetrîya kanalê xêzek çargoşe hate bikar anîn.
Di dema sekinandina bernamekirî ya hilberînê de, senzorên germahiya termocouplê (cure K) rasterast di nav cîhazê de di navbera komên kanalên jorîn û jêrîn de têne çêkirin (Hêjîr. 1 - qonax 3).Van termocouples dikarin guherînên germahiyê ji -200 heta 1350 °C kontrol bikin.
Pêvajoya avêtina metalê ji hêla horna UAM-ê ve bi karanîna pelika metalê ya 25,4 mm fireh û 150 mîkrok qalind tê meşandin.Van qatên foilê bi rêzek xêzikên cîran ve têne girêdan da ku tevahiya qada çêkirinê veşêrin;mezinahiya maddeya razandî ji hilbera paşîn mezintir e ji ber ku pêvajoya dakêşandinê şeklê paşîn a paşîn diafirîne.Çêkirina CNC-ê ji bo makînekirina xêzên derveyî û hundurîn ên amûreyê tê bikar anîn, ku di encamê de rûberek alav û kanalên ku bi amûra hilbijartî û parametreyên pêvajoya CNC re têkildar in (di vê nimûneyê de, bi qasî 1,6 μm Ra) tê bikar anîn.Berdewam, domdar, rijandina materyalê ultrasonîk û çerxên makînekirinê li seranserê pêvajoya hilberîna cîhazê têne bikar anîn da ku rastbûna dimensî were domandin û beşa qediyayî bi astên rastkirina hûrkirina baş a CNC-ê re têkildar e.Firehiya kanala ku ji bo vê cîhazê tê bikar anîn têra xwe piçûk e da ku pê ewle bibe ku maddeya foilê di kanala şilavê de "sernakeve" ji ber vê yekê kanal xwedan beşa çargoşe ye.Valahiyên gengaz ên di materyalê pelê de û parametreyên pêvajoya UAM-ê ji hêla hevkarê hilberînê (Fabrisonic LLC, USA) ve bi ceribandinê hatin destnîşankirin.
Lêkolînan destnîşan kir ku di navbera 46, 47 a kompleksa UAM-ê de belavbûna hindik a hêmanan bêyî dermankirina germê ya zêde heye, ji ber vê yekê ji bo cîhazên di vê xebatê de qata Cu-110 ji qata Al 6061 cûda dimîne û pir diguhezîne.
Rêkûpêkek zexta paşîn a pêş-kalîbrkirî (BPR) li 250 psi (1724 kPa) li jêrê ya reaktorê saz bikin û bi rêjeya 0,1 heta 1 ml min-1 avê di nav reaktorê de derxînin.Zexta reaktorê bi karanîna veguherînera zextê ya FlowSyn ku di pergalê de hatî çêkirin hate şopandin da ku pê ewle bibe ku pergal dikare zextek domdar bidomîne.Germahiya potansiyel a di reaktora herikînê de ji hêla lêgerîna cûdahiyên di navbera termocopên ku di reaktorê de hatine çêkirin û termocoupên ku di nav plakaya germkirinê ya çîpa FlowSyn de hatine çêkirin ve hatine ceribandin.Ev bi guheztina germahiya bernamekirî ya germahiya germê ya di navbera 100 û 150 °C de bi gavên 25 °C û çavdêrîkirina cûdahiyên di navbera germahiya bernamekirî û tomarkirî de tê bidestxistin.Ev bi karanîna danûstendina tc-08 (PicoTech, Cambridge, UK) û nermalava PicoLog ya pê re hate bidestxistin.
Şertên ji bo reaksiyona cycloaddition of phenylacetylene û iodoethane xweştir in (Scheme 1-Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane, Scheme 1-Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane).Ev optimîzasyon bi karanîna sêwiranek tam faktorî ya ceribandinan (DOE), bi karanîna germahî û dema rûniştinê wekî guhêrbar hate kirin dema ku rêjeya alkine: azid li 1:2 rast kir.
Çareyên cuda yên sodyum azide (0,25 M, 4:1 DMF: H2O), iodoethane (0,25 M, DMF), û phenylacetylene (0,125 M, DMF) hatin amadekirin.Ji her çareseriyek 1,5 ml aliqut hate tevlihev kirin û di nav reaktorê de bi rêjeya herikînê û germahiya xwestî hate kişandin.Bersiva modelê wekî rêjeya qada lûtkeya hilbera triazole ji materyala destpêkê ya phenylacetylene re hate girtin û bi karanîna kromatografiya şilavê ya performansa bilind (HPLC) hate destnîşankirin.Ji bo hevgirtina analîzê, hemî reaksiyonên yekser piştî ku tevliheviya reaksiyonê ji reaktorê derket hatin girtin.Rêjeyên parametreyê ku ji bo xweşbîniyê hatine hilbijartin di Tablo 2 de têne destnîşan kirin.
Hemî nimûne bi karanîna pergalek Chromaster HPLC (VWR, PA, USA) ku ji pompek çargoşe, sobeya stûnê, detektora UV ya dirêjahiya pêlê ya guhêrbar û otosampler pêk tê, hatin analîz kirin.Stûnek Wekheviya 5 C18 (VWR, PA, USA), 4,6 x 100 mm, mezinahiya parçikê 5 μm bû, ku di 40°C de tê parastin.Vekar ​​metanol:av îsokratîk bû 50:50 bi rêjeya herikîna 1,5 ml·min-1.Hêjmara derzîlêdanê 5 μl û dirêjahiya pêla dedektorê 254 nm bû.Ji bo nimûneya DOE% qada lûtkeyê tenê ji deverên lûtkeyê yên hilberên mayî yên alkîn û triazole hate hesibandin.Danasîna materyalê destpêkê dihêle ku meriv lûtkeyên têkildar nas bike.
Tevhevkirina encamên analîza reaktorê bi nermalava MODDE DOE (Umetrics, Malmö, Swêd) hişt ku analîzek trendê ya berbiçav a encaman û destnîşankirina şert û mercên reaksiyonê yên çêtirîn ji bo vê cycloaddition.Rêvekirina optimîzatorê çêkirî û hilbijartina hemî şertên modela girîng komek şertên reaksiyonê diafirîne ku ji bo zêdekirina qada lûtkeyê ya hilberê di heman demê de qada lûtkeyê ji bo xwarina acetylene kêm dike.
Oksîdasyona rûbera sifir a di jûreya reaksiyonê ya katalîtîk de bi karanîna çareseriyek peroksîdê hîdrojenê (36%) ku di hundurê jûreya reaksiyonê de diherikî (rêjeya herikînê = 0,4 ml min-1, dema rûniştinê = 2,5 hûrdem) beriya senteza her pêkhateya triazole hate bidestxistin.pirtûkxane.
Piştî ku komek şert û mercên çêtirîn hatin destnîşankirin, ew li ser rêzek jêderkên acetylen û haloalkane hatin sepandin da ku destûr bidin berhevkirina pirtûkxaneyek piçûk a sentezkirinê, bi vî rengî îhtîmala pêkanîna van şertan li ser cûrbecûr reagentên potansiyel saz bikin (Hêjî. 1).2).
Çareyên cuda yên sodyûm azidê (0,25 M, 4:1 DMF: H2O), haloalkan (0,25 M, DMF) û alkîn (0,125 M, DMF) amade bikin.Parçeyên 3 ml ji her çareseriyê tevlihev kirin û bi rêjeya 75 μl/min û germahiyek 150 °C di reaktorê de hatin kişandin.Tevahiya cildê di şûşeyek de hate berhev kirin û bi 10 ml ethyl acetate ve hate rijandin.Çareseriya nimûneyê bi 3 x 10 ml avê hate şûştin.Tebeqên avî hatin hev kirin û bi 10 ml etîl acetate hatin derxistin, paşê qatên organîk hatin berhevkirin, bi 3×10 ml şal hatin şûştin, li ser MgSO 4 hatin zuhakirin û parzûn kirin, dûv re halv di vacuoyê de hate rakirin.Nimûne ji hêla kromatografiya stûna silicagel ve bi karanîna ethyl acetate ve berî analîzkirinê bi tevhevek HPLC, 1H NMR, 13C NMR û spektrometriya girseyî ya bilind (HR-MS) hatin paqij kirin.
Hemî spektra bi karanîna spektrometerek girseyî ya Thermofischer Precision Orbitrap bi ESI wekî çavkaniya ionîzasyonê ve hatin wergirtin.Hemî nimûne bi karanîna acetonitrile wekî çareserker hatine amadekirin.
Analîza TLC li ser lewheyên silica bi substratek aluminiumê hate kirin.Plate bi ronahiya UV (254 nm) an rengvedan û germkirina vanillin ve hatin xuyang kirin.
Hemî nimûne bi karanîna pergalek VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) ku bi autosampler, pompek binary bi sobeya stûnê û detektorek dirêjahiya pêlê ve hatî vedîtin hatine analîz kirin.Stûnek ACE Equivalence 5 C18 (150 x 4.6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Scotland) hate bikar anîn.
Derzîlêdan (5 µl) rasterast ji tevliheviya reaksiyonê ya xav a hûrkirî (dilûlkirina 1:10) hatin çêkirin û bi av: metanol (50:50 an 70:30) ve hatin analîz kirin, ji bilî hin nimûneyan ku pergala 70:30 ya helwêstê bikar tînin (wekî jimareya stêrk tê destnîşan kirin) bi rêjeya herikîna 1,5 ml/min.Stûn di 40 ° C de hate girtin.Dirêjahiya pêla dedektorê 254 nm e.
% qada lûtkeya nimûneyê ji qada lûtkeyê ya alkîna bermayî, tenê hilbera triazole hate hesibandin, û danasîna maddeya destpêkê hişt ku meriv lûtkeyên têkildar nas bike.
Hemî nimûne bi karanîna Thermo iCAP 6000 ICP-OES hatin analîz kirin.Hemî standardên kalibrasyonê bi karanîna çareseriyek standard Cu ya 1000 ppm di 2% nitric acid (SPEX Certi Prep) de hatine amadekirin.Hemî standard di nav çareseriyek 5% DMF û 2% HNO3 de hatin amadekirin, û hemî nimûne 20 carî bi çareseriya nimûneya DMF-HNO3 ve hatin avêtin.
UAM welding metal a ultrasonic wekî rêbazek tevlêbûna pelika metalê ya ku ji bo afirandina civîna paşîn tê bikar anîn bikar tîne.Weldandina metalê ya Ultrasonîk amûrek metalê ya vibrasyonê bikar tîne (ku jê re horn an hornek ultrasonic tê gotin) da ku zextê li pelika / qata berê ya hevgirtî bike ku ji hêla lerizîna materyalê ve were girêdan / berê were hevgirtin.Ji bo xebata domdar, sonotrode xwedan şeklek cylindrîkî ye û li ser rûyê materyalê dizivire, tevahiya deverê zeliqîne.Dema ku zext û lerizîn têne sepandin, oksîdên li ser rûyê materyalê dikarin bişkînin.Zext û lerizîna domdar dikare bibe sedema hilweşandina hişkiya materyalê 36 .Têkiliya nêzîk bi germahî û zexta herêmî re wê hingê dibe sedema girêdanek qonaxek zexm li navberên materyalê;dikare bi guherandina enerjiya rûberê jî hevgirtinê pêş bixe48.Xwezaya mekanîzmaya girêdanê gelek pirsgirêkên ku bi germahiya guhêrbar û bandorên germahiya bilind ên ku di teknolojiyên hilberîna pêvek ên din de têne destnîşan kirin derbas dike.Ev rê dide girêdana rasterast (ango bêyî guheztina rûberê, dagirtin an zeliqan) çend tebeqeyên materyalên cihêreng di nav avahiyek yekgirtî de.
Faktora duyemîn a guncan ji bo CAM-ê ew e ku asta bilind a herikîna plastîk a ku di materyalên metalîkî de di germahiyên nizm de jî tê dîtin, ango di binê xala helînê ya materyalên metal de pir kêm e.Kombûna lerizîn û zextê ya ultrasonic dibe sedema astek bilind a koçberiya sînorê genimê herêmî û ji nû ve kristalîzasyonê bêyî zêdebûna germahiya girîng ku bi kevneşopî bi materyalên mezin ve girêdayî ye.Di dema afirandina kombûna paşîn de, ev diyarde dikare were bikar anîn da ku hêmanên çalak û pasîf di navbera qatên pelika metal de, qat bi qat vehewîne.Hêmanên wekî fîbera optîkî 49, xurtkirin 46, elektronîk 50 û termocouples (ev kar) bi serfirazî di nav strukturên UAM de hatine yek kirin da ku meclîsên pêkhatî yên çalak û pasîf biafirînin.
Di vê xebatê de, hem kapasîteyên girêdana materyalê yên cihêreng û hem jî kapasîteyên navbeynkariya UAM-ê hatin bikar anîn da ku mîkroreaktorek îdeal ji bo kontrolkirina germahiya katalîtîk çêbikin.
Li gorî palladyum (Pd) û katalîzatorên din ên metal ên ku bi gelemperî têne bikar anîn, katalîzasyona Cu çend avantajên xwe hene: (i) Ji hêla aborî ve, Cu ji gelek metalên din ên ku di katalîzê de têne bikar anîn erzantir e û ji ber vê yekê ji bo pîşesaziya kîmyewî vebijarkek balkêş e (ii) Rêjeya reaksiyonên hevberdanê yên Cu-katalîzkirî berfereh dibe û bi rengekî 52iy15, hinekî din jî xuya dike. ) Di nebûna lîgandên din de reaksiyonên Cu-catalîzkirî baş dixebitin.Van lîgand bi gelemperî ji hêla strukturî ve hêsan û erzan in.ger tê xwestin, lê yên ku di kîmya Pd de têne bikar anîn bi gelemperî tevlihev, biha û hesas li hewa ne (iv) Cu, nemaze ji ber şiyana xwe ya girêdana alkînan di sentezê de tê zanîn, wek hevgirtina bimetalîkî ya Sonogashira û lêzêdekirina bi azîdan (kîmya bikirtînin) (v) Cu jî dikare hin reaksiyonên nucleemannile pêşve bibe.
Di van demên dawî de, mînakên heterojenkirina van hemû reaksiyonên di hebûna Cu(0) de hatine destnîşan kirin.Ev bi piranî ji ber pîşesaziya dermansaziyê û mezinbûna baldariya li ser vegirtin û ji nû ve karanîna katalîzatorên metal55,56 e.
Reaksiyona cycloaddition 1,3-dipolar di navbera acetylene û azide bi 1,2,3-triazole, ku yekem car ji hêla Huisgen ve di salên 1960-an de hate pêşniyar kirin57, wekî reaksiyonek xwenîşandana synerjîk tê hesibandin.Parçeyên 1,2,3 trîazole yên ku derketine ji ber sepanên wan ên biyolojîkî û karanîna wan di cûrbecûr dermanên dermankirinê de wekî dermanokofek taybetî di vedîtina dermanan de balkêş in.
Dema ku Sharpless û yên din têgeha "kîmya bitikîne"59 destnîşan kirin, vê reaksiyonê ji nû ve bal kişand.Têgîna "kîmya klîk" ji bo danasîna komek reaksiyonên bihêz û bijartî ji bo senteza bilez a pêkhateyên nû û pirtûkxaneyên hevberî bi karanîna girêdana heteroatomî (CXC)60 tê bikar anîn.Kêşeya sentetîk a van reaksiyonên ji ber hilberên bilind ên bi wan re têkildar e.şert û mercên hêsan in, berxwedana li hember oksîjen û avê, û veqetandina hilberan hêsan e61.
Klasîk cycloaddition Huisgen 1,3-dipole nakeve kategoriya "kîmya bitikîne".Lêbelê, Medal û Sharpless destnîşan kirin ku ev bûyera pevgirêdana azid-alkîn 107-108 di hebûna Cu (I) de li gorî lezek girîng a rêjeya cycloaddition 1,3-dîpolar ne-katalîtîk 62,63 derbas dibe.Ev mekanîzmaya reaksiyonê ya pêşkeftî hewce nake ku komên parastinê an şert û mercên reaksiyonê yên hişk hewce bike û hema hema bi tevahî veguheztin û bijartina 1,2,3-triazoles (dij-1,2,3-triazoles) yên veqetandî (dij-1,2,3-triazoles) bi demê re peyda dike (Fig. 3).
Encamên îzometrîk ên cycloadditions Huisgen adetî û sifir-catalized.Zêdekirinên Huisgen-ê yên Cu(I)-katalîzekirî tenê 1,4-1,2,3-trîazolên veqetandî dide, dema ku lêzêdekirinên Huisgen ên ku bi germî têne veguheztin bi gelemperî 1,4- û 1,5-triazoles tevliheviyek 1:1 ji stereoizomerên azole dide.
Piraniya protokolan kêmkirina çavkaniyên stabîl ên Cu (II), wek kêmkirina CuSO4 an pêkhateya Cu (II) / Cu (0) bi hev re digel xwêyên sodyûmê vedihewîne.Li gorî reaksiyonên din ên katalîzasyona metal, karanîna Cu (I) xwedan avantajên sereke ye ku erzan û hêsan e.
Lêkolînên kînetîk û îzotopîk ji hêla Worrell et al.65 destnîşan kir ku di rewşa alkînên termînalê de, du hevrehên sifir di aktîvkirina reaktîvîteya her molekulê de bi rêzgirtina azîdê re têkildar in.Mekanîzmaya pêşniyarkirî di nav zengilek metalê ya sifir a şeş-endam de ku ji hêla hevrêziya azidê bi acetylide sifir a σ-girêdayî bi sifir-girêdayî π ve wekî lîgandek donor a domdar pêk tê, derbas dibe.Berhemên triazolyl yên sifir di encama kêşana zengilê de têne çêkirin û dûv re hilweşîna proton çêdibe ku hilberên triazole çêbike û çerxa katalîtîk bigire.
Digel ku feydeyên amûrên kîmyayê yên herikînê baş têne belge kirin, xwestek heye ku amûrên analîtîk di van pergalan de ji bo şopandina pêvajoyê ya rast-ê di cîh de 66,67 yek bikin.UAM îsbat kiriye ku ji bo sêwirandin û çêkirina reaktorên herikîna 3D-ya pir tevlihev ji materyalên katalîtîk çalak, bi germî veguhezîne û bi hêmanên hestiyar ên rasterast ve girêdayî ne, rêbazek maqûl e (Hêjî. 4).
Reaktora herikîna aluminium-sifir a ku ji hêla hilberîna lêzêdekirina ultrasonic (UAM) ve bi avahiyek kanalek navxweyî ya tevlihev, termocoupên çêkirî û jûreyek reaksiyonê ya katalîtîk ve hatî çêkirin.Ji bo xuyangkirina rêyên şilava hundurîn, prototîpek zelal a ku bi karanîna stereolîtografiyê hatî çêkirin jî tê destnîşan kirin.
Ji bo ku reaktor ji bo reaksiyonên organîk ên paşerojê têne çêkirin, divê çareserker bi ewlehî li ser xala xwe ya kelandinê were germ kirin;ew zext û germahî têne ceribandin.Testkirina zextê destnîşan kir ku pergal di zexta bilind a pergalê de jî (1,7 MPa) zextek domdar û domdar diparêze.Testên hîdrostatîk li germahiya odeyê bi karanîna H2O wekî şilavê hatin kirin.
Girêdana termokê ya çêkirî (Wêne 1) bi danûstendina germahiyê re destnîşan kir ku germahiya termocopê 6 °C (± 1 °C) li jêr germahiya bernamekirî ya di pergala FlowSyn de ye.Bi gelemperî, zêdebûna 10 ° C di germahiyê de rêjeya reaksiyonê ducar dike, ji ber vê yekê cûdahiyek germahiyê tenê çend derece dikare rêjeya reaksiyonê bi girîngî biguhezîne.Ev cûdahî ji ber windabûna germahiyê li seranserê RPV-ê ye ji ber belavbûna germî ya bilind a materyalên ku di pêvajoya çêkirinê de têne bikar anîn.Ev dravê germê domdar e û ji ber vê yekê dikare dema ku amûrê saz dike were hesibandin da ku germahiya rastîn di dema reaksiyonê de bigihîje û were pîvandin.Bi vî rengî, ev amûra çavdêriya serhêl kontrola hişk a germahiya reaksiyonê hêsan dike û beşdarî xweşbîniya pêvajoyê û pêşkeftina şertên çêtirîn dike.Van senzoran di heman demê de dikarin ji bo tespîtkirina reaksiyonên exotermîk û pêşîgirtina reaksiyonên reviyan di pergalên mezin de werin bikar anîn.
Reaktora ku di vê gotarê de hatî pêşkêş kirin mînaka yekem a serîlêdana teknolojiya UAM-ê ye ji bo çêkirina reaktorên kîmyewî û çend sînorkirinên sereke yên ku niha bi çapkirina AM/3D ya van amûran ve girêdayî ne, çareser dike, wek: (i) Serkêşkirina pirsgirêkên destnîşankirî yên ku bi hilberandina sifir an alloyek aluminiumê ve girêdayî ne (ii) baştirkirina çareseriya kanala hundurîn, wekî rêbazên helbijartina nivînên toz (PBSLM). û tevna rûxara zirav26 (iii) germahiya pêvajoyê ya nizm, ya ku senzorên girêdana rasterast hêsan dike, ku di teknolojiya nivîna toz de ne mumkun e, (v) derbaskirina taybetmendiyên mekanîkî yên nebaş û hesasiyeta hêmanên bingehîn ên polîmerê li hember cûrbecûr çareserkerên organîk ên hevpar17,19.
Fonksiyona reaktorê di bin şert û mercên herikîna domdar de bi rêzek reaksiyonên cycloaddition alkinazide yên katalîzekirî yên sifir hate destnîşan kirin (Hêjîr. 2).Reaktora sifir a çapkirî ya ultrasonic ku di hêjîrê de tê xuyang kirin.4 bi pergalek herikîna bazirganî re hate yek kirin û ji bo sentezkirina pirtûkxaneyek azidê ya ji 1,2,3-triazolên cihêreng ên 1,4-guhezbar bi karanîna reaksiyonek kontrolkirî ya germahiyê ya halîdên acetylen û koma alkîl di hebûna klorîdê sodyûmê de hate bikar anîn (Hêjîrê. 3).Bikaranîna nêzîkatiya herikîna domdar pirsgirêkên ewlehiyê yên ku dikarin di pêvajoyên berhevokê de derkevin kêm dike, ji ber ku ev reaksîyon navberên azidê yên pir reaktîf û xeternak çêdike [317], [318].Di destpêkê de, reaksiyonê ji bo cycloaddition of phenylacetylene û iodoethane xweşbîn bû (Scheme 1 - Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane) (binêre Fig. 5).
(Jêra çepê) Şematîka sazkirinê ya ku ji bo vegirtina reaktorek 3DP di nav pergalek herikînê de (rastê jorê) hatî bikar anîn ku ji nexşeya xweşbînkirî (jêrîn) ya plana cycloaddition Huisgen 57 di navbera fenîlacetîlen û îodotan de hatî wergirtin ji bo xweşbînkirin û nîşankirina pîvanên rêjeya veguheztina xweşbînkirî ya reaksiyonê.
Bi kontrolkirina dema rûniştinê ya reaktantên li beşa katalîtîk a reaktorê û bi baldarî çavdêrîkirina germahiya reaksiyonê bi senzorek termocoupê ya rasterast a yekbûyî re, şert û mercên reaksiyonê bi hindiktirîn dem û materyalan bi lez û bez dikarin werin xweş kirin.Zû zû hate dîtin ku veguheztina herî bilind bi karanîna dema rûniştinê ya 15 hûrdem û germahiya reaksiyonê ya 150 °C hate bidestxistin.Ji nexşeya hevseng a nermalava MODDE tê dîtin ku hem dema rûniştinê û hem jî germahiya reaksiyonê şertên girîng ên modelê têne hesibandin.Bi karanîna van şertên hilbijartî re xebitandina optimîzatorê çêkirî komek şertên reaksiyonê diafirîne ku ji bo zêdekirina qadên lûtkeya hilberê di heman demê de kêmkirina deverên lûtkeya materyalê ya destpêkê hatî çêkirin.Vê xweşbîniyê 53% veguhertina hilbera triazole peyda kir, ku tam bi pêşbîniya modelê ya 54% re têkildar bû.