მიკროფლუიდური სტრუქტურები და მოწყობილობები ათწლეულების განმავლობაში იყო შესწავლილი, რომლებიც გამოიყენება შიდა არხებით სითხეების გადასატანად, სხვადასხვა მიკროფაბრიკაციის ხსნარების გამოყენებით, როგორიცაა ზედაპირული და სერიული მიკროდამუშავების ტექნიკა. 

მოწყობილობის დიზაინში გამოწვევის გათვალისწინება გულისხმობს მიკროსლუიდური რეზერვუარებისა და არხების გარღვევას, რომლებიც არსებითად შემოიფარგლება ორგანზომილებიანი (2D) გეომეტრიით. თუმცა, განვითარებული 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიაში უახლესი განვითარება აჩვენებს დიდ პოტენციალს ამ პრობლემის მარტივი გზით დაძლევისთვის. ეს სტატია ყოვლისმომცველად იუწყება პოლილაქტური მჟავას (PLA) ფენის დანამატის წარმოების ტექნოლოგიას, რომელსაც შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს სამგანზომილებიანი მიკროფლუიდური სტრუქტურების ფორმირების სირთულე ტრადიციულ მიკროფაბრიკაციის ტექნოლოგიებთან შედარებით.

 გარდა ამისა, მკვლევარებმა ასევე შექმნეს ხელის მექატრონიკის მოწყობილობა, რომლის სიმაღლეა დაახლოებით 10 მმ, რომელიც შედგებოდა თხელი პლანშეტური ატომიზატორისა და მიკროკონტროლისაგან, რომელიც გამოიყენება დაახლოებით 6°მ დიამეტრის წვეთების წარმოქმნისთვის. ანალიზი და ექსპერიმენტული შედეგები აჩვენებს, რომ როდესაც მოწყობილობაში სამგანზომილებიანი ბეჭდვა ხორციელდება, არხის მიკროსტრუქტურის ბადე შეიძლება უბრალოდ შეიცვალოს ხაზის სხვადასხვა სიგანით (300-500 μm) და მანძილით (250-400 μm), რითაც უზრუნველყოფს გაუმჯობესებულია კაპილარული ნაკადის დიზაინის შესაძლებლობა. ამასთან დაკავშირებით, კომპიუტერული დამხმარე დიზაინით (CAD) და 3D ბეჭდვის მეთოდებით წარმოებული სხვადასხვა რთული მიკრო მოწყობილობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას უფრო მეტად, ვიდრე ოდესმე, მაგალითად, ბიოსამედიცინო მასალების მიკროთხევადი მიწოდება და მცირე ზომის სამედიცინო აღჭურვილობა.

შესაბამისი ნაშრომი სახელწოდებით "თხელ ფირფიტა მექატრონიკის ატომიზატორის დიზაინი და აწყობა 3D ბეჭდვით" გამოქვეყნდა "Actuators"-ზე 05 წლის 2020 ნოემბერს პეკინის დროით.

მიკროსთხევადი სტრუქტურები, როგორიცაა ნაკადის არხები, ფორები და მიკრომეტრის მასშტაბის ფორები, ფართოდ გამოიყენება სითხის ტრანსპორტირებისთვის სხვადასხვა მიკროელექტრომექანიკურ სისტემაში (MEMS) ათწლეულების განმავლობაში. ამ მიკროსტრუქტურების უმეტესობა შექმნილია და დამზადებულია არსებული მიკროდამუშავების ტექნოლოგიების გამოყენებით, მათ შორის სილიკონის ოხრახით, ზედაპირის მიკროდამუშავებით, UV-LIGA (ლითოგრაფია, ელექტრომოლევა, ჩამოსხმა) პროცესები და ა.შ. მკვლევარების მიერ შექმნილი პლანშეტური გამანადგურებელი სტრუქტურები და შეკრული სილიციუმის, მინის და პოლიმერის მატრიცები შეიძლება ინტეგრირებული იყოს ელექტრონულ და ქიმიურ ფუნქციებთან ბევრ პროგრამაში, როგორიცაა წამლების მიწოდება, ბიოსამედიცინო დიაგნოსტიკა და ენერგიის შენახვა. ტრადიციულ მიკროდამუშავების ტექნოლოგიასთან შედარებით, ალტერნატიულ ტექნოლოგიას, რომელსაც ეწოდება დანამატის წარმოება ან სამგანზომილებიანი (3D) ბეჭდვა, შეუძლია უბრალოდ წარმოქმნას სხვადასხვა რთული კომპონენტის შაბლონები არაპლანე სამგანზომილებიან გეომეტრიულ სტრუქტურებში, რაც უზრუნველყოფს მრავალფუნქციური მიკროსტრუქტურების ფორმირების პერსპექტიულ მეთოდს გრაფის გარეშე. სუბსტრატზე. სხვადასხვა სითხეების ან მყარი ნივთიერებების სტრუქტურულ მასალად გამოყენებით, მოწყობილობის სამგანზომილებიანი მიკროსტრუქტურის ვიზუალიზაცია შესაძლებელია კომპიუტერის დამხმარე დიზაინის (CAD) საშუალებით, შემდეგ კი რეალიზება კომპიუტერის დახმარებით წარმოების (CAM) მეშვეობით ბეჭდვის/ჭურჭლის თავის ან ლაზერის სხივის გამოყენებით. გარდა ამისა, როგორც VA Lifton et al. მკაფიოდ ნათქვამია, რომ 3D ბეჭდვის (3DP) მეთოდები (ძირითადად სტერეოლითოგრაფიის (SLA), შერწყმული დეპონირების მოდელირების (FDM) და სელექციური ლაზერული აგლომერაციის (SLS) ჩათვლით), როგორც ჩანს, თავსებადია მიკროფლუიდური მოწყობილობების უხეში გარჩევადობის მოთხოვნებთან. გარდა ამისა, ექსტრუზიაზე დაფუძნებულ 3D ბეჭდვასა და რბილ ლითოგრაფიაზე დაფუძნებული არაპირდაპირი მოცულობის მეთოდებში უახლესმა განვითარებამ ასევე დიდი პროგრესი მიაღწია, განსაკუთრებით ბიოქიმიური და მიკროფლიდური ტექნოლოგიების გამოყენებაში. ორგანზომილებიანი (2D) ბეჭდვის ტექნოლოგიის გამოყენებით მიკროფლუიდური სისტემებამდე, არაგეგმური მიკროსთხევადი კომპონენტები შექმნილია და იწარმოება 3D ბეჭდვის მეთოდების გამოყენებით, რაც უფრო მეტს უზრუნველყოფს მოწინავე მექატრონიკისა და MEMS მოწყობილობების დიზაინისა და წარმოებისთვის ახალი შესაძლებლობები.

მიკროსთხევადი სტრუქტურის დიზაინი

მკვლევარებმა შემოგვთავაზეს თხელი პლანშეტური ატომიზატორების მიკროსთხევადი დიზაინის ახალი ტიპი, რათა განხორციელდეს თხევადი ტრანსპორტირება ქსელის მიკროსტრუქტურებში, რომლებიც აერთიანებს სხვადასხვა ნაწილებს, როგორიცაა სითხის არხები, რეზერვუარები და შესასვლელები/გამოსასვლელები, როგორიცაა ნაჩვენებია სურათზე 1. ანუ, სტრუქტურა არის ძირითადად შედგება შიდა და გარე ზონებისგან. შიდა არე შედგება სითხის შესასვლელისა და გრადიენტური არხისგან, რომელიც სავსეა სითხით, როგორც სტრუქტურის ძირითადი ნაწილი, რომელიც საშუალებას აძლევს სითხის შეყვანას და ტრანსპორტირებას (ერთი შესასვლელიდან ერთ გამოსასვლელში). არხში გამავალი სითხე განსხვავდება გრადიენტური არხის ფერდობზე. ორმხრივი სითხის ნაწილი შეიძლება მიმართული იყოს ზემოთ მარცხენა ზედა კუთხეში არსებული უფსკრული რეზერვუარისკენ, ხოლო მეორე ნაწილი გადადის გამოსასვლელში სწორი მიმართულებით. მაშასადამე, წინა სითხე ტრანსპორტირდება გამანადგურებელ გამოსასვლელში შიდა არხით. შიდა არხში, სითხის ზედაპირული დაძაბულობით გამოწვეული კაპილარული ნაკადი ქმნის სტრუქტურირებულ გადაკვეთის ბადეს. გარდა ამისა, რეაქტიული გამოსასვლელი შეიძლება აღჭურვილი იყოს თხელი ბრტყელი ატომიზატორით მის თავზე, რათა სითხე გამოიდევნოს არხიდან ელექტრომომარაგების საშუალებით.

ზემოაღნიშნული მიკროსთხევადი მოწყობილობის დიზაინის განსახორციელებლად, შემოთავაზებულია სამგანზომილებიანი ბადის სტრუქტურის დანამატის წარმოების პროცესი, რომელიც დაფუძნებულია მდნარი დეპონირების მოდელირების (FDM) ტექნოლოგიაზე. პირველ რიგში, წაისვით წებოვანი თხელი ფენა 3D ბეჭდვის პლატფორმაზე, რათა მიიღოთ ზედაპირზე დეპონირებული თერმოპლასტიკური პოლიმერული მასალა. 3D ბეჭდვის ძაფის მასალა (დიამეტრი 1.75--3.0 მმ) შემდეგ ჩაიტვირთება საბეჭდი თავში, დნება შიდა გამაცხელებლით (დნობის წერტილი 190-230 °C), შეკუმშული საქშენით (გამოსასვლელი დიამეტრი d 200-400 μm) და შემდეგ დეპონირებულია წებოვანზე (50 ფენის სისქე t-200μm). მასალის ექსტრუზიის (ME) პირველი საფეხურის შემდეგ, სახელწოდებით FDM [13], მდნარი დეპონირება შემდეგ აგრძელებს დანარჩენი სტრუქტურის შექმნას, სადაც ნაჩვენებია მყარი და სიცარიელე. ყოველი ფენის შერწყმა-დეპონირების შემდეგ, 3D დაბეჭდა მრავალშრიანი ბადის სტრუქტურა, რომელსაც აქვს სითხის შესავსებად სიცარიელე ნაწილი (შესასვლელში) და მყარი ნაწილი დაბრკოლებების შესავსებად (არხთან და რეზერვუართან).

ამიტომ, მას შემდეგ, რაც ქვედა ფენის წებოვანი საბოლოოდ გამოიყოფა, საბოლოოდ იქმნება ბადის სტრუქტურა. აქ, 3dpcad/CAM-ზე დაფუძნებული ფენა-ფენა დამუშავებისთვის, i-th ფენაში შეიძლება იყოს n ფენების რაოდენობა იგივე სისქით (t), იგივე ხაზის სიგანე (w) და ცვლადი ფენის ფართობი (Ai). განსაზღვრულია საჭიროებისამებრ.

ძაფის მასალების შერწყმული დეპონირება

თავის ნაშრომში მკვლევარებმა გამოიყენეს თერმოპლასტიკური პოლიესტერი პოლილაქტური მჟავა (PLA), (C3H4O2)n (დნობის ტემპერატურა 130-175°C) და 3D პრინტერი. იგი გამოიყენება წარმოების პროცესის შესასრულებლად. ჯერ PLA ძაფი (1 კგ/როლი) 1.75 მმ დიამეტრით იტვირთება გარე კოჭიდან, იკვებება 3D პრინტერის ბეჭდვის თავში და შემდეგ წინასწარ თბება 200 ℃ ტემპერატურაზე და გადის საქშენში. საბეჭდი თავი (დიამეტრი 400 დიაფრაგმა) გლუვი წინასწარ დნობა. მეორე, 3D ბეჭდვის დაყენების მომზადების დასრულების შემდეგ, ძაფები იწურება და იდება პლატფორმაზე. გარემოს ტემპერატურასა და წნევაზე (~25℃ და 1 ატმ) ფენის მუდმივი სისქე 100××m იბეჭდება 30 მმ/წმ სიჩქარით (100%). თუმცა, პროდუქტის შესანიშნავი ხარისხის მისაღებად, დეპონირების პროცესი უნდა განხორციელდეს უფრო დაბალი სიჩქარით, ძირითადი სიჩქარეა 9მმ/წმ (30%) 24მმ/წმ (80%). დიაპაზონის ზედა ზღვარს აღემატება სიჩქარით, ფენიანი ხაზის სიგანე და მანძილი არარეგულარულად იცვლება; პირიქით, დეპონირებული ფენის არათანაბარი ზედაპირი შეიძლება წარმოიქმნას დიაპაზონის ქვედა ზღვარზე დაბალი სიჩქარით. გასათვალისწინებელია ბეჭდვის სიჩქარეც და ხარისხიც. ამ შემთხვევაში, ბეჭდვის სიჩქარის გამო 22.5 მმ/წმ (75%), ქსელის სტრუქტურის სითხის არხი და მდნარი დეპონირება სრულდება სახალხო განმათავისუფლებელი არმიის მიერ, დამახასიათებელი FDM ქმნის ჯვარედინი ბადეს ხაზის სიგანეზე. ~ 350 μm და მანძილი ~ 300 μm .

დასასრულს

ამ სტატიაში მკვლევარები აცნობებენ FDM მეთოდს, რომელიც დაფუძნებულია 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიაზე, რათა შექმნან სამგანზომილებიანი ქსელის სტრუქტურა მიკროსთხევადი მოწყობილობებით, მიკროარხებით (თხევადი მიწოდებისთვის) და მიკროდრაივებით (თხევადი წვეთების წარმოქმნისთვის). ანალიზი და ექსპერიმენტული შედეგები აჩვენებს, რომ სითხე შეიძლება შეივსოს 3D ბეჭდვის არხში და წვეთები განუწყვეტლივ წარმოიქმნება ჭავლის ამოძრავების შემდეგ, რაც უზრუნველყოფს ალტერნატიულ მეთოდს მოქნილი დიზაინისთვის და დაბალფასიანი და ეფექტური წარმოებისთვის. ყველა ქსელის სტრუქტურა ძირითადად შედგება თხევადი რეზერვუარებისა და სითხის არხებისგან და შეუძლია აკმაყოფილებდეს სითხის მიწოდებას პიეზოელექტრული ეფექტისა და კაპილარული ეფექტის კომბინაციით. დაბოლოს, დადასტურდა მისი ბადის სტრუქტურის მყარი თვისებები და სითხის თვისებები, როგორიცაა ზედაპირის თვისებები და კაპილარული ნაკადი, რაც აჩვენებს მრავალფუნქციური მიკროსთხევადი მოწყობილობების პოტენციურ გამოყენებას მომავალში.

ამ სტატიის ბმული 3D ბეჭდვის ტექნოლოგიის გამოყენება თხელი ფირფიტის ელექტრომექანიკური ატომიზატორის შესაქმნელად

ხელახლა დაბეჭდვა განცხადება: თუ არ არსებობს სპეციალური ინსტრუქციები, ამ საიტზე არსებული ყველა სტატია ორიგინალურია. გთხოვთ მიუთითოთ დაბეჭდვის წყარო: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks

PTJ® გთავაზობთ პერსონალური სიზუსტის სრულ სპექტრს cnc machining ჩინეთი მომსახურება.ISO 9001:2015 &AS-9100 სერთიფიცირებული. ფართომასშტაბიანი დამუშავების მწარმოებელი სამედიცინო ჩანთები, რომელიც უზრუნველყოფს 3D დიზაინის, პროტოტიპის და გლობალური მიწოდების სერვისებს. ასევე გთავაზობთ მყარ ქეისებს, ნახევრად მძიმე EVA-ს, რბილად შეკერილ კორპუსებს, ჩანთებს და სხვა OEM-ებისთვის. ყველა ქეისი მზადდება სპეციფიკაციების მიხედვით, უსასრულო კომბინაციით მასალები, ფორმები, ჯიბეები, მარყუჟები, ელვა, სახელურები, ლოგოები და აქსესუარები. დარტყმაგამძლე, წყალგამძლე და ეკოლოგიურად სუფთა ვარიანტები. სამედიცინო ნაწილებისასწრაფო რეაგირება, Ელექტრონული ნაწილები, კორპორატიული, განათლების, სამხედრო, უსაფრთხოების, სპორტის, გარე და სამშენებლო ინდუსტრიები. მომსახურება მოიცავს საქმის კონცეფციის კონსულტაციას, 3D დიზაინს, პროტოტიპირებას, როტოტიპირებას,CNC საბურღი მომსახურება და წარმოება. გვითხარით ცოტა თქვენი პროექტის ბიუჯეტისა და მიწოდების მოსალოდნელი დროის შესახებ. ჩვენ შევამუშავებთ თქვენთან ერთად სტრატეგიას, რათა მოგაწოდოთ ყველაზე ეკონომიური სერვისები, რათა დაგეხმაროთ თქვენი მიზნის მიღწევაში, გთხოვთ, დაგვიკავშირდეთ პირდაპირ ( sales@pintejin.com ).