Con la tecnología de Impresión 3D mostrando ventajas como la fabricación rápida de prototipos y la formación de estructuras complejas en la fabricación de chips microfluídicos, se ha inyectado un nuevo impulso de desarrollo en biomedicina, análisis químico y otros campos.Sin embargo, los altos costos de fabricación y el grave desperdicio de materiales de resina causados por el proceso de impresión fotocurada se han convertido gradualmente en cuellos de botella clave que limitan la aplicación y promoción a gran escala de esta tecnología en los campos de la investigación científica y la industria. Los datos muestran que después de completar una sola tarea de impresión, la proporción de resina residual puede alcanzar alrededor del 90%. Los monómeros de metacrilato contenidos en estos residuos no solo son complejos en los procedimientos de tratamiento posterior y costosos en la eliminación, sino que también pueden ocultar problemas como los riesgos ambientales.Recientemente, deItaliaDe la Universidad de CataniaEquipo de investigacióna través desistemaLos experimentos han demostrado que,La resina fotocurada reciclada se puede reutilizar más de tres veces, y las propiedades ópticas de los dispositivos microfluídicos hechos casi no disminuyen.Este innovador descubrimiento proporciona un soporte técnico clave para que la industria de Impresión 3D alcance los objetivos de desarrollo sostenible. El estudio tomaDispositivos microoptoflúidos mediante microestereolitografía de proyección: impacto de la reutilización de la resina en el rendimiento de la detección óptica",Título, publicado en revistas internacionalesRevista Internacional de Tecnología de Fabricación AvanzadaLibroArriba.
El equipo de investigación desarrolló un conjunto completo deTecnología de regeneración de resina，Incluye cinco pasos clave: recuperación de resina, filtración primaria (tamiz de malla metálica de 100 - 200 micras), filtración secundaria (filtración al vacío de membrana de PTFE de 0,45 - 1 micras), mezcla homogénea (3000rpm / 5 min) y almacenamiento protegido de la luz.Este proceso puede eliminar eficazmente las impurezas y las partículas parcialmente curadas de la resina residual y garantizar la estabilidad química de la resina reciclada.Figura 1. micro - optofluidíc (mof) para la detección de flujo de tapón en la sección Gas - líquido(...)Principio de funcionamiento del equipo.
El experimento utilizó tres lotes de resina: resina nueva, resina reciclada primaria y resina reciclada secundaria, que se utilizaron para fabricar tres dispositivos microfluídicos de unión en forma de T idénticos. Estos dispositivos microfluídicos están diseñados especialmente para pruebas ópticas absorbentes.El equipo de investigación utilizó la tecnología de litografía micro - estereoscópica de proyección de superficie de precisión de Mo Fang (p μsl) (nanoarco)®S140， Precisión: 10 μm) impreso en moldeo integradoNo se necesita montaje adicional.
Figura 2. dispositivos de marco orgánico impreso en 3D (mof) fabricados a través de la tecnología p¿ SL (marcados Dev - 1, Dev - 2 y Dev - 3, respectivamente).
A través del análisis de la espectrometría de reflexión total atenuada infrarroja de transformación de infrarrojo (ftir - atr), los investigadores encontraron que la estructura química de la resina reciclada solo cambió ligeramente. La intensidad del pico de absorción se redujo ligeramente en 1635cm 1 (vibración telescópica C = c) y 810cm (vibración de flexión fuera de la superficie C - h), lo que indica una ligera disminución del contenido de monómeros de metacrilato. Este cambio se debe principalmente al fenómeno de solidificación oscura durante el proceso de impresión y a la prepolimerización causada por la dispersión de la luz traza, y la estructura química general de la resina se mantiene estable.
Figura 3. comparación de los espectros FTIR recogidos a lo largo del rango 1800 - 650 cm 1 en cuatro cuadrantes diferentes qki de diferentes lotes de resina: resina curada por luz fresca (dev - 1, curva azul); Resina reciclada una vez (dev - 2, curva azul claro); Resina de recuperación secundaria (dev - 3, curva amarilla). Los picos marcados con 1 y 2 son 1635 cm y 810 cm, respectivamente.Las propiedades ópticas son los indicadores centrales de los dispositivos microfluídicos. El equipo de investigación midió la transmisión de luz del dispositivo a una longitud de onda de 589 nm (línea D de sodio) a través de un fotómetro y calculó el índice de refracción utilizando un modelo de regresión especial. El experimento realiza cinco mediciones repetidas en cuatro áreas diferentes de cada dispositivo para garantizar la fiabilidad de los datos.Figura 4. disposición espacial del cuadrante qki (i = 1,..., 4) estudiado para cada dispositivo de control de flujo de luz K - th considerado (k = 1,2,3).Los resultados mostraron que el índice de refracción de los dispositivos hechos de las tres resina fue de 17044 (resina nueva), 17043 (regeneración primaria) y 17042 (regeneración secundaria), con una diferencia de solo 0012%. El análisis de variación de dos factores mostró que el número de reutilizaciones de resina y el área de medición no tuvieron un impacto significativo en el índice de refracción (valor p > 0,05).Figura 5. diagrama de flujo para obtener el valor estimado del índice de refracción () de la resina impresa en 3D.Figura 6. comparación de los espectros de transmisión obtenidos en cuatro cuadrantes diferentes qki (n = 1): resina fotocurada fresca (dev - 1, curva azul); Resina reciclada una vez (dev - 2, curva azul claro); Resina de recuperación secundaria (dev - 3, curva amarilla).En la fase de verificación funcional, el investigadorPersonalSe ha construido una plataforma de detección de flujo elástico Gas - Agua para evaluar sistemáticamente el rendimiento del dispositivo a través del método de diseño experimental (due). Se investigaron experimentalmente los efectos de la Potencia láser (1 MW y 5 mw), la velocidad de flujo (0,1 - 0,3 ml / min) y el tipo de resina en la capacidad de detección óptica.Los resultados muestran que todos los dispositivos pueden distinguir claramente la fase gaseosa y la fase líquida en el flujo elástico, y la forma de onda de la señal se mantiene estable. El análisis estadístico confirmó que no hay diferencias significativas en el rendimiento de detección de diferentes lotes de dispositivos de resina, lo que demuestra que la resina reciclada cumple con los requisitos funcionales de los dispositivos microfluídicos.Figura 7. mapa de efectos tridimensionales de la cantidad de respuesta estudiada, la altura de la columna representa el promedio de la cantidad de respuesta en cada escenario de investigación, y la marca circular representa las observaciones recogidas por separado.Resumen: este estudio demuestra la viabilidad del reciclaje y reutilización de resina fotocurada en la fabricación de dispositivos de control de flujo ligero.A través de un diseño experimental riguroso y una evaluación del rendimiento del sistema, los investigadores confirmaronLas propiedades ópticas de la resina se mantienen estables incluso después de dos recuperaciones.La capacidad de detección óptica del dispositivo no se ve afectada. Este resultado no solo proporciona soluciones sostenibles para la industria de la impresión 3d, sino que también proporciona soluciones para la investigación biomédica y el diagnóstico clínico de la tecnología microfluídica.Amplia aplicaciónSe allanó el camino. La práctica innovadora de reducir costos e impactos ambientales bajo la premisa de garantizar el rendimiento interpreta la integración de la fabricación verde y la ingeniería de precisión.
