南加州大學(USC)的研究人員們已經研發出一種制造納米粒子的新方法,據稱這種方法可以實現納米粒子的大規模、自動化流水線生產。
這種方法是由該校Viterbi工程學院的NoahMalmstadt和Dornsife文理學院的RichardBrutchey開發出來的,目前已經發表在了2016年2月23日的《NatureCommunications》上。
我們通常所說的納米粒子,是指那種比一根頭發的寬度還小10萬倍的微小顆粒,在當下的很多產品中都能夠看到它的身影——從藥物緩釋制劑直到高清電視等。這是因為它們能夠給材料或者對象增加一些特殊的屬性,在工業和科學研究中都能發揮關鍵的作用。但是由于制造非常麻煩,它們的價格也很貴。
比如說,每毫克黃金納米粒子的價格大概是80美元左右(取決于納米粒子的大小)。換句話說也就是每克黃金納米粒子的價格就高達8萬美金,10克就足以在北京買上一棟相當不錯的房子了。而普通黃金的價格也就是每克50美元左右。
“它不是因為其黃金原料而昂貴。”Malmstadt說。“而是因為其制備的方式。”常見的制造納米顆粒工藝需要技術人員在實驗室里使用傳統的燒瓶和燒杯手工攪拌一大批化學品。而Brutchey和Malmstadt發明的新技術就是典型的高科技了,他們主要依賴于微流體——這是一種操縱流體的微小液滴通過窄縫通道的技術。
首先,研究團隊3D打印出了直徑僅有250微米的管子,他們認為這是世界上最小的全封閉3D打印管子,要知道,一粒微塵的平均大小也有50微米寬。
然后,研究人員們用四個這樣的管子排在一起,做了一個并行的網絡,并將兩種不相混的液體(如油和水)結合在一起通過這些網絡。當兩種流體互相摻雜著從開口中 出去時,就變成了極小的液滴。每個這樣的液滴起到了微尺度化工反應器的作用,在這里材料被混合、納米粒子被生成。每個微流控管可以制造出數以百萬計完全相 同的小水滴,并進行同樣的反應。
實際上這種系統在過去就有科學家提出過,但是它沒有能夠放大規模,因為這種并行結構意味著,如果一個管卡住,就會引起周邊的連鎖反應,整個系統都會被毀掉。
Brutchey和Malmstadt通過改變管子自己的幾何形狀、在管子之間形成連接繞過了這一問題,這樣出來的顆粒大小是均勻的,而且系統對壓力變化也有了承受能力。
粉體圈·郜白
參考來源:usc 3Dimperial
作者:粉體圈
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