Asante kwa kutembelea Nature.com.Toleo la kivinjari unachotumia lina uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza kwamba utumie kivinjari kilichosasishwa (au zima hali ya uoanifu katika Internet Explorer).Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tutaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Utengenezaji wa ziada unabadilisha jinsi watafiti na wanaviwanda wanavyobuni na kutengeneza vifaa vya kemikali ili kukidhi mahitaji yao mahususi. Katika kazi hii, tunaripoti mfano wa kwanza wa kinu cha mtiririko kilichoundwa na mbinu ya uwekaji wa karatasi ya chuma ya hali ya juu ya Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM) yenye sehemu za kichocheo zilizounganishwa moja kwa moja na vihisishi. Si tu kwamba teknolojia ya UAM inashinda vikwazo vingi vinavyohusishwa na vifaa vya kuongeza kemikali kwa sasa, lakini pia uwezo wa utengenezaji wa vifaa hivyo vya ziada kwa kiasi kikubwa. mfululizo wa misombo 1,4-iliyobadilishwa 1,2,3-triazole muhimu kibiolojia iliunganishwa kwa ufanisi na kuboreshwa na mmenyuko wa cycloaddition wa Cu-mediated Huisgen 1,3-dipolar kwa kutumia uwekaji wa kemia ya UAM. Kwa kutumia sifa za kipekee za UAM na usindikaji endelevu wa mtiririko, kifaa kinaweza pia kutoa majibu ya wakati halisi ya ufuatiliaji huku pia ikitoa majibu ya wakati halisi.
Kutokana na faida zake kubwa juu ya mwenzake wa wingi, kemia ya mtiririko ni uwanja muhimu na unaokua katika mazingira ya kitaaluma na ya viwanda kutokana na uwezo wake wa kuongeza uteuzi na ufanisi wa usanisi wa kemikali.Hii inaenea kutoka kwa uundaji rahisi wa molekuli ya kikaboni1 hadi misombo ya dawa2,3 na bidhaa za asili4,5,6. Zaidi ya 50% ya athari katika tasnia nzuri ya kemikali na dawa inaweza kufaidika kutokana na utumiaji wa usindikaji wa mtiririko unaoendelea7.
Katika miaka ya hivi majuzi, kumekuwa na mwelekeo unaokua wa vikundi vinavyotaka kuchukua nafasi ya vifaa vya kawaida vya glasi au kemia ya mtiririko na "vyombo vya athari" vya kemia vinavyoweza kugeuzwa kukufaa (AM)8. Muundo unaorudiwa, uzalishaji wa haraka, na uwezo wa 3-dimensional (3D) wa mbinu hizi ni wa manufaa kwa wale wanaotaka kubinafsisha vifaa vyao kwa seti mahususi ya maitikio, vifaa, tarehe, au masharti ya kazi hii. mbinu za uchapishaji za 3D zenye msingi wa polima kama vile stereolithography (SL)9,10,11, muundo wa utuaji uliounganishwa (FDM)8,12,13,14 na uchapishaji wa inkjet 7, 15, 16. Ukosefu wa uimara na uwezo wa vifaa hivyo kutekeleza athari mbalimbali za kemikali/, uchanganuzi mpana wa 18207,19 ya AM katika uwanja huu17, 18, 19, 20 .
Kutokana na kuongezeka kwa matumizi ya kemia ya mtiririko na sifa zinazofaa zinazohusiana na AM, kuna haja ya kuchunguza mbinu za hali ya juu zaidi zinazowawezesha watumiaji kutengeneza vyombo vya athari vya mtiririko kwa kutumia uwezo wa kemikali na uchanganuzi ulioimarishwa. Mbinu hizi zinapaswa kuwawezesha watumiaji kuchagua kutoka kwa nyenzo zenye nguvu sana au zinazofanya kazi zenye uwezo wa kushughulikia hali mbalimbali za athari, huku pia kuwezesha aina mbalimbali za ufuatiliaji wa athari kutoka kwa kifaa cha kudhibiti uchambuzi.
Mchakato mmoja wa utengenezaji wa nyongeza ambao una uwezo wa kutengeneza viyeyusho vya kemikali maalum ni Utengenezaji wa Viongezeo vya Ultrasonic (UAM). Mbinu hii ya uwekaji karatasi ya hali dhabiti hutumia oscillations ya ultrasonic kwenye foil nyembamba za chuma ili kuziunganisha pamoja safu kwa safu na inapokanzwa kwa wingi na kiwango cha juu cha mtiririko wa plastiki 21 , 22 , 23 . Tofauti na teknolojia nyingine za AM zinazojulikana, tofauti na AM zinazojulikana zaidi. kama mchakato wa utengenezaji wa mseto, ambapo udhibiti wa nambari za kompyuta wa ndani ya situ (CNC) au utengenezaji wa leza hufafanua umbo la wavu la safu ya nyenzo zilizounganishwa 24, 25.Hii ina maana kwamba mtumiaji hazuiliwi na matatizo yanayohusiana na kuondoa mabaki ya malighafi ya ujenzi kutoka kwa njia ndogo za umajimaji, ambayo mara nyingi huwa ni ya poda na kioevu, chaguzi za AM28 zinazopatikana pia zinaweza kupanua uhuru wa miundo ya UAM26,27. bondi mchanganyiko wa nyenzo zinazofanana na zisizofanana katika hatua moja ya mchakato. Uchaguzi wa mchanganyiko wa nyenzo zaidi ya mchakato wa kuyeyuka unamaanisha kwamba mahitaji ya mitambo na kemikali ya programu mahususi yanaweza kutimizwa vyema zaidi. Mbali na uunganisho wa hali dhabiti, jambo lingine linalojitokeza wakati wa kuunganisha kwa ultrasonic ni mtiririko wa juu wa vifaa vya plastiki kwa joto la chini kiasi29,30,31,31,32,33AM. safu bila uharibifu.Vihisi vilivyopachikwa vya UAM vinaweza kuwezesha uwasilishaji wa taarifa za wakati halisi kutoka kwa kifaa hadi kwa mtumiaji kupitia uchanganuzi jumuishi.
Kazi ya zamani ya waandishi32 ilionyesha uwezo wa mchakato wa UAM wa kuunda miundo ya metali ya 3D ya microfluidic yenye uwezo jumuishi wa kuhisi.Hiki ni kifaa cha ufuatiliaji pekee.Karatasi hii inatoa mfano wa kwanza wa kinu cha kemikali cha microfluidic kilichotungwa na UAM; kifaa kinachofanya kazi ambacho sio tu kinafuatilia lakini pia huchochea usanisi wa kemikali kupitia nyenzo za kichocheo zilizounganishwa kimuundo.Kifaa kinachanganya faida kadhaa zinazohusiana na teknolojia ya UAM katika utengenezaji wa vifaa vya kemikali vya 3D, kama vile: uwezo wa kubadilisha miundo kamili ya 3D moja kwa moja kutoka kwa miundo ya kusaidiwa ya kompyuta (CAD) hadi bidhaa; utengenezaji wa nyenzo nyingi ili kuchanganya conductivity ya juu ya mafuta na vifaa vya kichocheo; na kupachika vitambuzi vya mafuta moja kwa moja kati ya mitiririko ya vitendanishi kwa ufuatiliaji na udhibiti sahihi wa halijoto ya mmenyuko.Ili kuonyesha utendakazi wa kiyeyeyusha, maktaba ya misombo ya 1,4-iliyobadilishwa 1,2,3-triazole ya 1,2,3-triazole iliyochochewa na shaba iliundwa muundo unaweza kufungua fursa mpya na uwezekano wa kemia kupitia utafiti wa fani nyingi.
Vimumunyisho na vitendanishi vyote vilinunuliwa kutoka Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI au Fischer Scientific na vilitumika bila utakaso wa awali.1H na 13C NMR spectra iliyorekodiwa kwa 400 MHz na 100 MHz, mtawalia, ilipatikana kwa kutumia JEOL ECS-400 spectra ya 400 MHz 400 MHz 400 MHz II au Brush. spectrometer na CDCl3 au (CD3)2SO kama kiyeyusho. Miitikio yote ilitekelezwa kwa kutumia jukwaa la kemia ya mtiririko wa Uniqsis FlowSyn.
UAM ilitumika kutengeneza vifaa vyote katika utafiti huu.Teknolojia hii ilivumbuliwa mwaka wa 1999, na maelezo yake ya kiufundi, vigezo vyake vya uendeshaji na maendeleo tangu uvumbuzi wake unaweza kuchunguzwa kupitia nyenzo zifuatazo zilizochapishwa34,35,36,37.Kifaa (Mchoro 1) kilitekelezwa kwa kutumia nguvu ya juu zaidi, 9kW SonicLayer, UAM 4000, vifaa vya USA vilivyochaguliwa. utengenezaji wa kifaa cha kutiririsha kilikuwa Cu-110 na Al 6061.Cu-110 ina shaba ya juu (kiwango cha chini cha 99.9% ya shaba), na kuifanya kiwe kielelezo kizuri cha miitikio inayochochewa na shaba, na kwa hiyo hutumiwa kama "safu amilifu ndani ya kisanduku kidogo. Al 6061 O hutumika kama nyenzo "wingi" inayotumika kupachika na kupachika; hali ya annealed pamoja na safu ya Cu-110 Al 6061 O ni nyenzo ambayo imeonyeshwa kuwa inaendana sana na michakato ya UAM38, 39, 40, 41 na imejaribiwa na kupatikana Imara kwa kemikali na vitendanishi vinavyotumika katika kazi hii. 38,42 Vifaa hivi vimeorodheshwa katika Jedwali 1 hapa chini.
Hatua za uundaji wa reactor (1) Al 6061 substrate (2) Utengenezaji wa chaneli ya chini iliyowekwa kwa karatasi ya shaba (3) Upachikaji wa thermocouples kati ya safu (4) Njia ya juu (5) Ingizo na plagi (6) Kiyeyea Monolithic.
Falsafa ya muundo wa njia ya majimaji ni kutumia njia iliyochanganyikiwa ili kuongeza umbali wa kiowevu kinachosafiri ndani ya chip, huku ukiweka chipu katika ukubwa unaoweza kudhibitiwa. Ongezeko hili la umbali linafaa ili kuongeza muda wa mwingiliano wa kichocheo/kitendanishi na kutoa mazao bora ya bidhaa. Chipu hutumia mipinde ya 90° kwenye ncha za njia iliyonyooka ili kushawishi ndani ya muda wa mguso wa kifaa4 cha kuchanganya na uso wa msukosuko. (kichocheo).Ili kuongeza zaidi mchanganyiko unaoweza kupatikana, muundo wa reactor una viingilio viwili vya reagent vilivyounganishwa kwenye makutano ya Y kabla ya kuingia sehemu ya kuchanganya nyoka. Kiingilio cha tatu, ambacho kinapita katikati ya mkondo wa makazi yake, kinajumuishwa katika kubuni ya syntheses ya majibu ya hatua nyingi za baadaye.
Vituo vyote vina wasifu wa mraba (hakuna pembe za rasimu), matokeo ya usagaji wa mara kwa mara wa CNC unaotumiwa kuunda jiometri ya chaneli.Vipimo vya chaneli huchaguliwa ili kuhakikisha pato la juu (kwa microreactor), huku vikiwa vidogo vya kutosha kuwezesha mwingiliano wa uso (vichocheo) kwa vimiminika vingi vilivyomo.Ukubwa unaofaa unatokana na uzoefu wa zamani wa waandishi kwa vifaa vya metali-fludi7 vya mwisho vya mmenyuko wa chuma. µm x 750 µm na jumla ya ujazo wa reactor ilikuwa 1 ml. Kiunganishi kilichounganishwa (1/4″—28 uzi wa UNF) kimejumuishwa katika muundo ili kuruhusu muingiliano rahisi wa kifaa na vifaa vya kemia ya mtiririko wa kibiashara. Ukubwa wa kituo ni mdogo na unene wa nyenzo za foil, sifa zake za mitambo, na vigezo vya kuunganisha vinavyotumiwa na ultrasonics. Kwa upana maalum kwa nyenzo fulani, nyenzo "zitapungua" kwenye kituo kilichoundwa. Kwa sasa hakuna mfano maalum wa hesabu hii, kwa hivyo upana wa juu wa chaneli kwa nyenzo na muundo fulani umedhamiriwa kwa majaribio; katika kesi hii, upana wa 750 μm hautasababisha sag.
Sura (mraba) ya chaneli imedhamiriwa kwa kutumia mkataji wa mraba.Umbo na ukubwa wa chaneli zinaweza kubadilishwa na mashine za CNC kwa kutumia zana tofauti za kukata ili kupata viwango na sifa tofauti za mtiririko.Mfano wa kuunda chaneli ya umbo lililopinda kwa kutumia zana ya 125 μm inaweza kupatikana katika kazi ya Monaghan45.Wakati safu ya foil inapowekwa juu ya safu ya foil, nyenzo zitakuwa na juu ya safu ya foil kwenye safu ya gorofa. (mraba) finish.Katika kazi hii, ili kudumisha ulinganifu wa chaneli, muhtasari wa mraba ulitumiwa.
Wakati wa kusitisha utengezaji uliopangwa awali, vichunguzi vya halijoto ya thermocouple (Aina ya K) hupachikwa moja kwa moja ndani ya kifaa kati ya vikundi vya juu na vya chini vya chaneli (Mchoro 1 - Hatua ya 3). Thermocouples hizi zinaweza kufuatilia mabadiliko ya joto kutoka -200 hadi 1350 °C.
Mchakato wa uwekaji wa chuma unafanywa na pembe ya UAM kwa kutumia upana wa 25.4 mm, foil ya chuma yenye nene ya micron 150. Tabaka hizi za foil zimeunganishwa katika mfululizo wa vipande vya karibu ili kufunika eneo lote la kujenga; ukubwa wa nyenzo zilizowekwa ni kubwa kuliko bidhaa ya mwisho kwani mchakato wa kutoa hutokeza umbo la mwisho la wavu.Uchimbaji wa CNC hutumiwa kutengeneza mtaro wa nje na wa ndani wa kifaa, na hivyo kusababisha ukamilifu wa uso wa vifaa na chaneli sawa na zana iliyochaguliwa na vigezo vya mchakato wa CNC (takriban 1.6 μm Ra katika mfano huu) . hakikisha usahihi wa dimensional unadumishwa na sehemu iliyokamilishwa itafikia viwango vya usahihi vya kusaga vya CNC. Upana wa chaneli unaotumiwa kwa kifaa hiki ni mdogo vya kutosha ili kuhakikisha kwamba nyenzo za foil "hazipunguki" kwenye chaneli ya maji, kwa hivyo chaneli hudumisha sehemu nzima ya mraba. Mapungufu yanayoweza kutokea katika nyenzo za foil na vigezo vya mchakato wa UAM viliamuliwa kwa majaribio na mshirika wa utengenezaji, LLC wa Fabrisonic.
Uchunguzi umeonyesha kuwa uenezaji mdogo wa kipengele hutokea kwenye kiolesura cha kuunganisha cha UAM 46, 47 bila matibabu ya ziada ya joto, kwa hiyo kwa vifaa katika kazi hii, safu ya Cu-110 inabakia tofauti na safu ya Al 6061 na inabadilika ghafla.
Sakinisha kidhibiti cha shinikizo la nyuma cha 250 psi (1724 kPa) kilichorekebishwa awali kwenye sehemu ya kiyeyea na pampu maji kupitia kiyeyesha kwa kasi ya mililita 0.1 hadi 1 min-1. Shinikizo la kinu ilifuatiliwa kwa kutumia kihisi cha shinikizo cha mfumo kilichojengwa ndani ya FlowSyn ili kuthibitisha kwamba mfumo ungeweza kudumisha shinikizo thabiti la mtiririko wa joto kwenye kipenyo cha kila wakati. tofauti kati ya thermocouples zilizopachikwa ndani ya reactor na zile zilizopachikwa ndani ya sahani ya kupasha joto ya chip ya FlowSyn.Hii inafanikiwa kwa kubadilisha halijoto inayoweza kupangwa ya hotplate kati ya 100 na 150 °C katika nyongeza za 25 °C na kutambua tofauti zozote kati ya halijoto iliyoratibiwa na iliyorekodiwa.Hii ilifikiwa kwa kutumia datach,08 ya UK na Cambridge inayoambatana na programu ya PicoLog.
Masharti ya mmenyuko wa cycloacetylene na iodoethane yaliboreshwa (Mpango wa 1- Cycloaddition ya phenylacetylene na iodoethane Scheme 1- Cycloaddition of phenylacetylene na iodoethane). Uboreshaji huu ulifanywa kwa muundo kamili wa hali ya juu wa majaribio, kwa kutumia kigezo cha kurekebisha halijoto (DOE) na mbinu ya kurekebisha halijoto (DOE). uwiano wa alkyne:azide katika 1:2.
Miyeyusho tofauti ya azide ya sodiamu (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), iodoethane (0.25 M, DMF), na phenylacetylene (0.125 M, DMF) ilitayarishwa. Aliquot ya mililita 1.5 ya kila myeyusho ilichanganywa na kusukumwa kupitia kiyeyeyusha kwa uwiano unaohitajika wa mtiririko na halijoto kama mwitikio wa eneo la pezole ulichukuliwa. nyenzo ya kuanzia phenylacetylene na kuamuliwa na utendakazi wa juu wa kromatografia kioevu (HPLC).Kwa uthabiti wa uchanganuzi, miitikio yote ilichukuliwa sampuli tu baada ya mchanganyiko wa majibu kuondoka kwenye kinu. Masafa ya vigezo vilivyochaguliwa kwa ajili ya uboreshaji vinaonyeshwa katika Jedwali la 2.
Sampuli zote zilichanganuliwa kwa kutumia mfumo wa Chromaster HPLC (VWR, PA, USA) unaojumuisha pampu ya quaternary, oveni ya safu wima, kigunduzi cha UV cha urefu wa wimbi na autosampler. Safu hii ilikuwa Sawa ya 5 C18 (VWR, PA, USA), 4.6 × 100 × 100 mm kwa ukubwa, 50 µm ukubwa, 50 µm ilidumishwa. isocratic 50:50 methanoli:maji kwa kiwango cha mtiririko wa 1.5 mL.min-1. Kiwango cha sindano kilikuwa 5 µL na urefu wa kigunduzi ulikuwa nm 254. Eneo la kilele la % la sampuli ya DOE lilikokotolewa kutoka maeneo ya kilele cha alkyne iliyobaki na triazole ya uwekaji wa nyenzo za kilele pekee.
Kuunganisha matokeo ya uchanganuzi wa kitendawili kwenye programu ya MODDE DOE (Umetrics, Malmö, Uswidi) kuliruhusu uchanganuzi wa kina wa mielekeo ya matokeo na uamuzi wa hali bora zaidi za athari kwa cycloaddition hii. Kuendesha kiboreshaji kilichojengewa ndani na kuchagua masharti yote muhimu ya muundo hutoa seti ya masharti ya mwitikio iliyoundwa ili kuongeza eneo la kilele cha bidhaa huku kupunguza kilele cha eneo la kuanzia.
Uoksidishaji wa shaba ya uso ndani ya chumba cha athari ya kichocheo ulipatikana kwa kutumia suluhisho la peroksidi ya hidrojeni (36%) inayopita kwenye chumba cha majibu (kiwango cha mtiririko = 0.4 mL min-1, muda wa makazi = 2.5 min) kabla ya usanisi wa kila maktaba ya kiwanja cha triazole.
Mara baada ya seti mojawapo ya hali kutambuliwa, zilitumika kwa aina mbalimbali za derivatives ya asetilini na haloalkane ili kuruhusu mkusanyiko wa awali ya maktaba ndogo, na hivyo kuanzisha uwezo wa kutumia masharti haya kwa anuwai pana ya vitendanishi vinavyowezekana (Mchoro 1) .2).
Tayarisha miyeyusho tofauti ya azide ya sodiamu (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), haloalkanes (0.25 M, DMF) na alkynes (0.125 M, DMF). Aliquots za mililita 3 za kila myeyusho zilichanganywa na kusukumwa kupitia kiyeyusho cha 75 µL.min-1 na 150 °C na kukusanywa kwa jumla ya 100mL. ethyl acetate.Suluhisho la sampuli lilioshwa na 3 × 10 mL ya maji. Tabaka za maji ziliunganishwa na kutolewa kwa 10 mL ya acetate ya ethyl; tabaka za kikaboni ziliunganishwa kisha, zikaoshwa na 3 x 10 mL ya brine, zikakaushwa juu ya MgSO4 na kuchujwa, kisha kutengenezea kuliondolewa kwenye vacuo.Sampuli zilisafishwa kwa kromatografia ya safu kwenye gel ya silika kwa kutumia acetate ya ethyl kabla ya uchambuzi kwa mchanganyiko wa HPLC, 1H NMR, 13C NMR ya wingi wa NMR na mwonekano wa juu wa HHR.
Miwonekano yote ilipatikana kwa kutumia spectrometa ya usahihi ya Thermofischer Orbitrap resolution yenye ESI kama chanzo cha ioni. Sampuli zote zilitayarishwa kwa kutumia asetonitrile kama kiyeyusho.
Uchanganuzi wa TLC ulifanywa kwenye sahani za silika zinazoungwa mkono na alumini. Sahani zilionekana kwa mwanga wa UV (nm 254) au uwekaji wa rangi ya vanillin na joto.
Sampuli zote zilichanganuliwa kwa kutumia mfumo wa VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) ulio na sampuli otomatiki, pampu ya oveni ya safu wima na kigunduzi kimoja cha urefu wa mawimbi. Safu iliyotumika ilikuwa ni ACE Equivalence 5 C18 (150 × 4.6 mm, Advanced Chromatography Ltd,Scotland Aberlogies Technologies).
Sindano (5 µL) zilitengenezwa moja kwa moja kutoka kwa mchanganyiko wa mmenyuko ghafi uliochemshwa (kiyeyusho cha 1:10) na kuchanganuliwa kwa maji:methanoli (50:50 au 70:30), isipokuwa kwa baadhi ya sampuli kwa kutumia mfumo wa kutengenezea 70:30 (unaoonyeshwa kama nambari ya nyota) kwa kasi ya mtiririko wa 1.5 mL/min iliwekwa kwa safu wima ya 1.5 au detector ya 4 °. 254 nm.
Eneo la kilele la sampuli lilihesabiwa kutoka eneo la kilele la alkyne iliyobaki, bidhaa ya triazole tu, na sindano ya nyenzo ya kuanzia iliruhusu utambuzi wa kilele husika.
Sampuli zote zilichanganuliwa kwa kutumia Thermo iCAP 6000 ICP-OES. Viwango vyote vya urekebishaji vilitayarishwa kwa kutumia 1000 ppm Cu ufumbuzi wa kawaida katika 2% ya asidi ya nitriki (SPEX Certi Prep). Viwango vyote vilitayarishwa katika 5% DMF na 2% ya ufumbuzi wa HNO3, na sampuli zote zilipunguzwa sampuli ya DMF ya 20-H NO3.
UAM hutumia ulehemu wa ultrasonic wa chuma kama mbinu ya kuunganisha kwa nyenzo za foil za chuma zinazotumiwa kujenga mkusanyiko wa mwisho. Ulehemu wa chuma wa Ultrasonic hutumia zana ya chuma inayotetemeka (inayoitwa pembe au pembe ya ultrasonic) kuweka shinikizo kwenye safu ya foil/safu iliyoimarishwa hapo awali ili kuunganishwa wakati wa kutetemeka kwa nyenzo. kuunganisha eneo lote.Wakati shinikizo na vibration vinatumiwa, oksidi juu ya uso wa nyenzo zinaweza kupasuka.Shinikizo la kuendelea na vibration inaweza kusababisha asperities ya nyenzo kuanguka 36 .Mgusano wa karibu na joto na shinikizo la ndani kisha husababisha kuunganisha kwa hali-imara kwenye miingiliano ya nyenzo; inaweza pia kusaidia kujitoa kwa njia ya mabadiliko katika nishati ya uso48.Asili ya utaratibu wa kuunganisha hushinda matatizo mengi yanayohusiana na kutofautiana kwa joto la kuyeyuka na joto la juu baada ya athari zilizotajwa katika mbinu nyingine za utengenezaji wa ziada.Hii inaruhusu kuunganisha moja kwa moja (yaani, bila marekebisho ya uso, fillers au adhesives) ya tabaka nyingi za vifaa tofauti katika muundo mmoja ulioimarishwa.
Jambo la pili linalofaa kwa UAM ni kiwango cha juu cha mtiririko wa plastiki unaozingatiwa katika nyenzo za metali, hata kwa joto la chini, yaani chini ya kiwango cha kuyeyuka cha vifaa vya metali. Mchanganyiko wa oscillation ya ultrasonic na shinikizo hushawishi viwango vya juu vya uhamiaji wa mipaka ya nafaka ya ndani na recrystallization bila ongezeko kubwa la joto kwa jadi inayohusishwa na vifaa vingi. Wakati wa ujenzi wa mkusanyiko wa mwisho, jambo hili la mlipuko linaweza kulipuka kati ya safu ya kazi na mlipuko. karatasi ya chuma, safu kwa safu. Vipengee kama vile nyuzi za macho 49, viimarisho 46, vifaa vya elektroniki 50, na vifaa vya joto (kazi hii) vyote vimepachikwa kwa ufanisi katika miundo ya UAM ili kuunda mikusanyiko ya mchanganyiko inayofanya kazi na tulivu.
Katika kazi hii, uwezekano wa kuunganisha nyenzo na mwingiliano wa UAM umetumiwa kuunda kichocheo kikuu cha ufuatiliaji wa halijoto.
Ikilinganishwa na paladiamu (Pd) na vichocheo vingine vya chuma vinavyotumika kawaida, kichocheo cha Cu kina faida kadhaa: (i) Kiuchumi, Cu ni ghali zaidi kuliko metali nyingine nyingi zinazotumiwa katika kichocheo na kwa hiyo ni chaguo la kuvutia kwa sekta ya usindikaji wa kemikali (ii) Aina mbalimbali za athari za kuunganisha mtambuka zilizochochewa na Cu zinaongezeka na zinaonekana kuwa na msingi wa Pd51,3 (3) Miitikio iliyochochewa hufanya kazi vizuri kwa kukosekana kwa ligandi zingine, Kano hizi mara nyingi kimuundo ni rahisi na hazina gharama inapohitajika, ilhali zile zinazotumiwa katika kemia ya Pd mara nyingi ni changamano, ghali, na nyeti hewa (iv) Cu, inayojulikana hasa kwa uwezo wake wa kuunganisha alkynes katika usanisi, Kwa mfano, bimetallic-catalyzedcling aziklikodi kemia) (v)Cu pia ina uwezo wa kukuza arifu ya nukleofili kadhaa katika miitikio ya aina ya Ullmann.
Mifano ya heterogenisation ya athari hizi zote imeonyeshwa hivi karibuni mbele ya Cu(0).Hii ni kwa kiasi kikubwa kutokana na sekta ya dawa na kuzingatia kuongezeka kwa urejeshaji wa kichocheo cha chuma na utumiaji tena55,56.
Iliyoanzishwa na Huisgen katika miaka ya 196057, mmenyuko wa 1,3-dipolar cycloaddition kati ya asetilini na azide hadi 1,2,3-triazole inachukuliwa kuwa mwitikio wa onyesho la pamoja. Vitengo 1,2,3 vya triazole 1,2,3 vinavutia sana kama utumiaji wa dawa za kibiolojia katika ugunduzi wao wa dawa katika ugunduzi wa dawa. mawakala wa matibabu 58 .
Mwitikio huu ulianza kutiliwa maanani tena wakati Sharpless na wengine walipoanzisha dhana ya "bofya kemia"59.Neno "bofya kemia" linatumika kuelezea miitikio thabiti, ya kutegemewa na teule kwa usanisi wa haraka wa misombo mipya na maktaba za upatanishi kupitia uhusiano wa heteroatom (CXC)60 Sintetiki ya hali hii ya miitikio hutokana na upinzani wa juu wa maji, upinzani wa maji unaohusishwa na bidhaa, upinzani wa oksijeni na bidhaa zinazohusika. kujitenga ni rahisi61.
Saiklodia ya classical ya Huisgen 1,3-dipole haiko katika kategoria ya "kemia ya kubofya".Hata hivyo, Medali na Sharpless zilionyesha kuwa tukio hili la kuunganisha azide-alkyne hufanyika 107 hadi 108 mbele ya Cu(I) ikilinganishwa na utaratibu usio na kipimo wa 1,3-dipolar cycload 626 acceledi. hauhitaji vikundi vya kulinda au hali mbaya ya majibu na mavuno karibu na uongofu kamili na kuchagua kwa 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles (anti- 1,2,3-triazole) kwa kiwango cha muda (Mchoro 3).
Matokeo ya kiisometriki ya cycloadditions ya Huisgen ya kawaida na yenye vichochezi vya shaba. Saiklodi za Huisgen zilizochochewa na Cu(I) hutoa 1,4-triazole 1,2,3-triazole tu ambazo hazibadilishiwi 1,2,3, ilhali saikloidi za Huisgen zinazochochewa na joto kwa kawaida hutoa mchanganyiko wa 1,5-1 na 1,4-1 na 1 stereoisomers ya azoles.
Itifaki nyingi huhusisha upunguzaji wa vyanzo thabiti vya Cu(II), kama vile kupunguza uchanganyaji wa spishi za CuSO4 au Cu(II)/Cu(0) na chumvi za sodiamu. Ikilinganishwa na athari zingine zinazochochewa na metali, matumizi ya Cu(I) yana faida kuu za kuwa ghali na rahisi kushughulikia.
Masomo ya uwekaji lebo ya kinetic na isotopiki na Worrell et al. 65 ilionyesha kuwa, katika kesi ya alkaini za mwisho, vitu viwili sawa vya shaba vinahusika katika kuamilisha utendakazi tena wa kila molekuli kuelekea azide. Utaratibu unaopendekezwa unaendelea kupitia pete ya chuma ya shaba yenye viungo sita inayoundwa na uratibu wa azide hadi asetilidi ya shaba iliyounganishwa na π na shaba iliyounganishwa na π kama mtoaji dhabiti wa shaba. kupungua kwa pete, ikifuatiwa na mtengano wa protoni ili kutoa bidhaa za triazole na kufunga mzunguko wa kichocheo.
Ingawa manufaa ya vifaa vya kemia ya mtiririko yameandikwa vizuri, kumekuwa na hamu ya kuunganisha zana za uchambuzi katika mifumo hii kwa ajili ya ufuatiliaji wa ndani, in-situ, mchakato66,67.UAM imeonekana kuwa njia inayofaa kwa ajili ya kubuni na kuzalisha vinu vya mtiririko vya 3D vilivyotengenezwa kwa catalytically active, thermally conductive materials na vipengele 4 vya kuhisi vilivyopachikwa moja kwa moja ().
Reactor ya mtiririko wa alumini-shaba iliyoundwa na utengenezaji wa viongeza vya ultrasonic (UAM) na muundo tata wa chaneli wa ndani, thermocouples zilizopachikwa na chumba cha athari ya kichocheo. Ili kuibua njia za maji ya ndani, mfano wa uwazi uliotengenezwa kwa kutumia stereolithography pia umeonyeshwa.
Ili kuhakikisha viyeyusho vimetengenezwa kwa ajili ya miitikio ya kikaboni ya siku zijazo, vimumunyisho vinahitaji kupashwa joto kwa usalama juu ya kiwango kinachochemka; ni shinikizo na halijoto iliyojaribiwa.Jaribio la shinikizo lilionyesha kuwa mfumo hudumisha shinikizo thabiti na la mara kwa mara hata kwa shinikizo la mfumo lililoongezeka (MPa 1.7).Jaribio la hidrostatic lilifanywa kwa joto la kawaida kwa kutumia H2O kama maji.
Kuunganisha thermocouple iliyopachikwa (Kielelezo 1) kwenye kirekodi data cha halijoto ilionyesha kuwa thermocouple ilikuwa baridi zaidi ya 6 °C (± 1 °C) kuliko halijoto iliyopangwa kwenye mfumo wa FlowSyn. Kwa kawaida, ongezeko la 10 °C la joto husababisha kuongezeka maradufu kwa kasi ya majibu, kwa hivyo tofauti ya halijoto ya digrii chache tu kutokana na tofauti ya joto kutokana na athari ya mwili inaweza kubadilika kwa kiasi kikubwa. mtawanyiko wa juu wa joto wa nyenzo zinazotumiwa katika mchakato wa utengenezaji. Utelezi huu wa mafuta ni thabiti na kwa hivyo unaweza kuhesabiwa katika usanidi wa vifaa ili kuhakikisha halijoto sahihi inafikiwa na kupimwa wakati wa mmenyuko. Kwa hiyo, zana hii ya ufuatiliaji mtandaoni inawezesha udhibiti mkali wa halijoto ya mmenyuko na kuwezesha uboreshaji wa mchakato sahihi zaidi na maendeleo ya hali bora.Sensorer hizi zinaweza kuzuia athari kubwa katika mifumo ya athari pia inaweza kutumika.
Kinu kilichowasilishwa katika kazi hii ni mfano wa kwanza wa utumiaji wa teknolojia ya UAM katika utengenezaji wa vinu vya kemikali na kushughulikia mapungufu kadhaa makubwa ambayo kwa sasa yanahusishwa na uchapishaji wa AM/3D wa vifaa hivi, kama vile: (i) kukabiliana na matatizo yaliyoripotiwa kuhusiana na uchakataji wa aloi ya shaba au alumini (ii) uboreshaji wa usuluhishi wa chaneli ya ndani ikilinganishwa na unganishi wa kitanda cha unga (PBF) au mbinu za kutengenezea laser25 kama vile kutengenezea leza95, SLM, nk texture mbaya ya uso26 (iii) Kupunguza joto la usindikaji, ambalo hurahisisha kuunganisha moja kwa moja kwa sensorer, ambayo haiwezekani katika teknolojia ya kitanda cha unga, (v) inashinda sifa mbaya za mitambo na unyeti wa vipengele vya vipengele vinavyotokana na polima kwa aina mbalimbali za vimumunyisho vya kawaida vya kikaboni17,19.
Utendaji wa kinu ulionyeshwa kwa mfululizo wa miitikio ya alkyne azide cycloaddition iliyochochewa na shaba chini ya hali ya mtiririko unaoendelea (Mchoro 2). Kiyeyeyuta cha shaba kilichochapishwa na ultrasonic kilichoelezewa katika Mchoro 4 kiliunganishwa na mfumo wa mtiririko wa kibiashara na kutumika kuunganisha azides za maktaba za aina mbalimbali za 1,4-disubstituted the-triceled-azoled-1,4-disubstituted the-triceled-azoled-azoled reaction na vikundi vya alkili halidi mbele ya kloridi ya sodiamu (Mchoro 3).Matumizi ya mbinu ya mtiririko unaoendelea hupunguza wasiwasi wa usalama unaoweza kutokea katika michakato ya kundi, kwani mmenyuko huu hutoa viatishi tendaji na hatari vya azide [317], [318].Hapo awali, mwitikio huo uliboreshwa kwa saiklomeloditi ya cycloaddidi na skenyadothane ya phenymelaododeni. Cycloaddition ya phenylacetylene na iodoethane) (ona Mchoro 5).
(Juu kushoto) Mchoro wa usanidi unaotumika kujumuisha kiyeyeyusha cha 3DP kwenye mfumo wa mtiririko (juu kulia) uliopatikana katika mpango ulioboreshwa (chini) wa mpango wa Huisgen cycloaddition 57 kati ya phenylacetylene na iodoethane kwa uboreshaji na kuonyesha viwango vilivyoboreshwa vya ubadilishaji wa majibu.
Kwa kudhibiti muda wa kukaa wa vitendanishi katika sehemu ya kichocheo cha kinu na kufuatilia kwa karibu halijoto ya mmenyuko kwa kutumia kichunguzi kilichounganishwa moja kwa moja cha thermocouple, hali ya athari inaweza kuboreshwa kwa haraka na kwa usahihi kwa kutumia muda na nyenzo kidogo.Ilibainishwa haraka kuwa mabadiliko ya juu zaidi yalipatikana wakati muda wa kukaa wa dakika 15 na halijoto ya 150°F, kiwanja cha MOD kilitumika. muda wa makazi na halijoto ya mmenyuko huchukuliwa kuwa masharti muhimu ya kielelezo.Kuendesha kiboreshaji kilichojengwa ndani kwa kutumia masharti haya yaliyochaguliwa huzalisha seti ya hali ya majibu iliyoundwa ili kuongeza maeneo ya kilele cha bidhaa huku ikipunguza maeneo ya kilele cha nyenzo za kuanzia.Uboreshaji huu ulitoa ubadilishaji wa 53% wa bidhaa ya triazole, ambayo ililingana kwa karibu na utabiri wa mfano wa 54%.
Kulingana na fasihi inayoonyesha kwamba oksidi ya shaba(I) (Cu2O) inaweza kufanya kazi kama spishi ya kichocheo bora kwenye nyuso za shaba zisizo na valent katika miitikio hii, uwezo wa kuweka vioksidishaji wa uso wa reactor kabla ya kutekeleza majibu katika mtiririko ulichunguzwa70,71. Mwitikio kati ya phenylacetylene na iodoethane ulifanywa tena chini ya hali bora ambayo utayarishaji ulizingatiwa tena na matokeo yake yalilinganishwa. katika ubadilishaji wa nyenzo ya kuanzia, ambayo ilihesabiwa kuwa > 99%.Hata hivyo, ufuatiliaji wa HPLC ulionyesha kwamba uongofu huu ulipunguza kwa kiasi kikubwa muda wa majibu wa muda mrefu sana hadi takriban dakika 90, ambapo shughuli ilionekana kuwa sawa na kufikia "hali ya utulivu". halijoto ili kuunda CuO na Cu2O ambazo si tabaka za kujilinda.Hii huondoa hitaji la kuongeza chanzo cha shaba(II)-saidizi cha utunzi-shirikishi71.