Avec la technologie d'impression 3D montrant des avantages tels que le prototypage rapide et le moulage de structures complexes dans la fabrication de puces microfluidiques, un nouvel élan de développement a été injecté dans les domaines de la biomédecine, de l'analyse chimique, etc.Cependant, les coûts de fabrication élevés et les graves problèmes de gaspillage de matériaux résineux causés par le processus d'impression photodurcissable deviennent progressivement des goulots d'étranglement critiques qui empêchent l'application et la promotion à grande échelle de la technologie dans les domaines de la recherche scientifique et de l'industrie. Les données montrent que la proportion de résine résiduelle peut atteindre environ 90% après une seule tâche d'impression. Les monomères de type méthacrylate contenus dans ces résidus, non seulement les procédures de traitement ultérieures sont complexes et coûteuses à éliminer, mais peuvent également cacher des problèmes tels que les risques environnementaux.Récemment, à partir deItalieDe l 'université de CataneÉquipe de rechercheParsystèmePreuve expérimentale,Les résines photodurcissables traitées par régénération peuvent être réutilisées plus de trois fois et les propriétés optiques des dispositifs microfluidiques réalisés sont pratiquement sans atténuation.Cette découverte révolutionnaire fournit un support technique essentiel à l'industrie de l'impression 3D pour atteindre ses objectifs de développement durable. Cette étude estDispositifs micro-optofluidiques via la micro-stéréolithographie de projection: impact de la réutilisation de résine sur les performances de détection optique« etTitre, publié dans une revue internationaleJournal international de la technologie de fabrication avancéeLe)En haut.
L'équipe de recherche a développé un ensemble complet deTechnologie de régénération de résine，Il comprend cinq étapes clés: récupération de la résine, filtration primaire (tamis à mailles métalliques de 100 à 200 µm), filtration secondaire (filtration sous vide à membrane PTFE de 0,45 à 1 µm), mélange homogène (3 000 tr / MIN / 5 min) et stockage à l'abri de la lumière.Ce processus élimine efficacement les impuretés et les particules partiellement durcies de la résine résiduelle, assurant ainsi la stabilité chimique de la résine régénérée.Figure 1. Micro - optofluidic (MOF) pour la détection de flux de bouchons gaz - liquide) etPrincipe de fonctionnement de l'équipement.
Trois lots de résine ont été utilisés expérimentalement: une résine neuve, une résine primaire régénérée et une résine secondaire régénérée, respectivement pour la fabrication de trois dispositifs microfluidiques identiques à joints en T. Ces dispositifs microfluidiques sont spécialement conçus pour la détection optique par absorption,L'équipe de recherche utilise la technologie de microstéréolithographie par projection de surface de précision (pμsl) (nanoarch)®S140， Précision: 10 μm) imprimé par moulage tout - en - unSans assemblage supplémentaire.
Figure 2. Un dispositif à cadre organique (MOF) imprimé en 3D (respectivement dev - 1, Dev - 2 et dev - 3) fabriqué par la technologie pµsl.
Grâce à une analyse par spectroscopie de réflexion totale atténuée par infrarouge à transformée de Fourier (FTIR - ATR), les chercheurs ont constaté que la structure chimique de la résine régénérée ne subissait que de légères modifications. Les intensités des pics d'absorption à 1635 cm⁻¹ (Vibration télescopique C = c) et 810 cm⁻¹ (vibration de flexion C - h) ont légèrement diminué, indiquant une légère diminution de la teneur en monomère méthacrylate. Cette variation résulte principalement du phénomène de durcissement à l'obscurité lors de l'impression et de la prépolymérisation résultant de la diffusion de traces de lumière, la structure chimique globale de la résine restant stable.
Figure 3. Comparaison des spectres FTIR recueillis le long de la plage 1800 - 650 cm⁻¹ sur quatre quadrants qki différents pour différents lots de résines: résine photodurcissable fraîche (dev - 1, courbe bleue); La résine de récupération primaire (dev - 2, courbe bleu clair); Résine de récupération secondaire (dev - 3, courbe jaune). Les pics identifiés par 1 et 2 sont 1635 cm² et 810 cm², respectivement.La performance optique est un indicateur central des dispositifs microfluidiques. L'équipe de recherche a mesuré la transmission lumineuse du dispositif à une longueur d'onde de 589 nm (ligne d du sodium) à l'aide d'un spectrophotomètre et a calculé l'indice de réfraction à l'aide d'un modèle de régression dédié. L'expérience a effectué cinq mesures répétées dans quatre zones différentes de chaque dispositif, assurant la fiabilité des données.Figure 4. Disposition spatiale du quadrant qki (i = 1,..., 4) étudié pour chaque dispositif Microfluidique K - th considéré (k = 1,2,3).Les résultats ont montré que les indices de réfraction des dispositifs fabriqués à partir des trois résines étaient de 17044 (nouvelle résine), 17043 (régénération primaire) et 17042 (régénération secondaire), soit une différence de seulement 0012%. L'analyse de variance à deux facteurs a montré que ni le nombre de réutilisations de la résine ni la zone de mesure n'avaient d'effet significatif sur l'indice de réfraction (valeur de P > 0,05).Figure 5. Organigramme de l'acquisition de la valeur estimée de l'indice de réfraction (neneneen) de la résine imprimée en 3D.Figure 6: comparaison des spectres de transmission pris sur quatre quadrants différents qki (n = 1): résine photodurcissable fraîche (dev - 1, courbe bleue); La résine de récupération primaire (dev - 2, courbe bleu clair); Résine de récupération secondaire (dev - 3, courbe jaune).Dans la phase de validation fonctionnelle, l'investigateurLe personnelUne plate - forme de détection de flux air - eau a été mise en place pour évaluer systématiquement les performances des dispositifs par la méthode de conception expérimentale (DOE). Les expériences ont examiné l'influence de trois facteurs, la puissance du laser (1 MW et 5 MW), le débit (0,1 - 0,3 ml / min) et le type de résine, sur la capacité de détection optique.Les résultats ont montré que tous les dispositifs distinguaient clairement la phase gazeuse et la phase liquide dans le flux de balles, et que la forme d'onde du signal restait stable. L'analyse statistique confirme qu'il n'y a pas de différence significative dans les performances de détection des différents dispositifs à Lot de résine, démontrant que la résine régénérée répond aux besoins fonctionnels des dispositifs microfluidiques.Figure 7. Diagramme des effets tridimensionnels des quantités de réponse étudiées, la hauteur de la colonne représentant la moyenne des quantités de réponse sous chaque scénario d'étude et les marqueurs circulaires représentant les observations recueillies séparément.Résumé: Cette étude démontre la faisabilité du recyclage de la résine photodurcissable pour la fabrication de dispositifs micro - Opto - fluidiques.Grâce à une conception expérimentale rigoureuse et à une évaluation systématique des performances, les chercheurs confirmentLes propriétés optiques de la résine restent stables même après deux recyclages, la capacité de détection optique du dispositif n'est pas affectée. Ce résultat fournit des solutions durables non seulement pour l'industrie de l'impression 3D, mais aussi pour la technologie microfluidique dans la recherche biomédicale et le diagnostic clinique.largement utiliséPavé la voie. Des pratiques innovantes qui réduisent les coûts et l'impact environnemental tout en garantissant la performance, illustrent la fusion de la fabrication verte et de l'ingénierie de précision.
