I ricercatori del Regno Unito personalizzano le resine per la stampa SLA 3D di microreattori a flusso continuo
” L’energia solare è di gran lunga la più grande risorsa, tra le fonti di energia rinnovabile, fornendo al nostro pianeta più energia in un’ora di tutta l’energia consumata dall’uomo in un intero anno.” [1]
La stampa 3D e l’energia combinata creano molta eccitazione nel mondo della ricerca, con un potenziale evidente e vasto da sfruttare, il tutto a portata di mano all’interno del laboratorio. Nella produzione additiva di polimeri fotoattivi per la raccolta della luce visibile , gli autori Adilet Zhakeyev, John Tobin, Huizhi Wang, Filipe Vilela e Jin Xuan approfondiscono le possibilità, la stampa 3D di strutture fotosensibilizzanti per la produzione di ossigeno singoletto.
Nel loro recente lavoro, gli autori hanno sviluppato resine fotoattive personalizzate per la stampa 3D SLA di reattori a flusso continuo, realizzati con polimeri fotoattivi. Sono stati in grado di dimostrare come l’aggiunta di un monomero fotoattivo nella resina SLA può consentire una stampa 3D più avanzata, con la conseguente generazione di reattori per l’irraggiamento della luce visibile.
Come sottolinea il team di ricercatori, essere in grado di utilizzare la luce solare nella sintesi chimica è un obiettivo comune tra gli scienziati.
“Negli ultimi anni, è stato dimostrato che i polimeri porosi coniugati (CMP) sono adatti per le applicazioni di raccolta della luce (energia solare), come la fotogenerazione dell’ossigeno singoletto”, affermano i ricercatori. “Incorporando un materiale fotoattivo in uno scheletro polimerico, l’effetto auto-spegnimento può essere potenzialmente mitigato a causa della riduzione della concentrazione di materiale fotoattivo (rispetto ai CMP).”
Con l’uso di microreattori a flusso continuo, le sfide nella fotochimica in batch possono essere superate, con la stampa 3D che si presenta al momento giusto per eclissare metodi più convenzionali che attualmente stanno mantenendo la scienza, tra cui:
Litografia morbida
Stampaggio a iniezione
Acquaforte (vetro e silicone)
Hot goffratura
Le tecniche tradizionali sono più limitate, richiedono più manodopera da parte dell’utente e richiedono più tempo e denaro. Mentre la ricerca si evolve ulteriormente nelle applicazioni microfluidiche, SLA si è dimostrata “promettente”, soprattutto perché consente agli scienziati di creare geometrie complesse con libertà non solo nel design ma anche nella produzione.
Come è comune nella stampa 3D, tuttavia, i materiali per progetti specifici non sono ancora sempre disponibili. Per questo motivo, la scienza dei materiali si sta espandendo in modo significativo in quanto produttori e scienziati creano nuovi materiali e metodi. Attualmente, ci sono solo un piccolo numero di polimeri disponibili nei materiali SLA commerciali.
“È stato riferito che l’uso di assorbitori di luce, adattati alla sorgente di luce di una stampante SLA, può portare a miglioramenti nella risoluzione delle stampe e consentire la miniaturizzazione dei canali di flusso, senza la necessità di modifiche nell’hardware, rendendolo utile per il microfluidico fabbricazione di dispositivi “, affermano gli autori.
CMPS può essere utilizzato per migliorare la risoluzione, oltre ad aggiungere funzionalità fotocatalitica, affermano i ricercatori, che si sono concentrati sulla creazione di resine fotoattive su misura per espandere ulteriormente l’uso della stampa 3D SLA. Hanno utilizzato una stampante 3D Form 1+ SLA , testando la resina St-BTZ in 0,5% in peso e campioni stampati creati con uno spessore di 25 μm. Hanno anche personalizzato il modulo 1+ in modo da rimuovere il movimento di inclinazione del serbatoio di resina e la piattaforma di costruzione. Il file CAD (Creo Parametric 3.0) è stato creato con 25 pannelli, da 50 a 1250 micron.
“Questo lavoro ha fornito una panoramica di come lo sviluppo di resine fotoattive su misura può consentire l’applicazione di SLA nella fabbricazione di fotoreattori a flusso continuo, in cui un’unità foto-attiva è direttamente incorporata nella matrice polimerica”, hanno concluso i ricercatori. “St-BTZ è stato incorporato con successo in una resina SLA disponibile in commercio, che è stata successivamente utilizzata per fabbricare un prototipo di reattore a flusso continuo fotosensibile 3D per la generazione di ossigeno singoletto.
“I risultati indicano che anche con una piccola concentrazione di St-BTZ (0,5% in peso), SLA fabbricato reattore a flusso continuo fotoattivo a scala ridotta (0,1 ml) mostra attività nella fotosensibilizzazione della sintesi di ossigeno singoletto sotto irradiazione di luce visibile (420 nm). La conversione al 5,7% di acido 2-furoico in 5-idrossi-2 (5H) -furanone attraverso la fotosensibilizzazione dell’ossigeno singoletto è stata raggiunta dopo 5 ore di ciclizzazione della soluzione di reazione. Il lavoro futuro riguarderà la progettazione e la fabbricazione di fotoreattori di volume più grande con caratteristiche di flusso complesse e lo sviluppo di resine SLA per produrre strutture resistenti ai solventi organici. “
Potresti essere sorpreso di scoprire come è diventata la stampa 3D integrata in settori come l’energia e la chimica, con i ricercatori che fanno uso della tecnologia per sistemi di flusso a prezzi accessibili , reattori oscurati oscillatori e dispositivi fluidici 3D .
