2022年7月4日，全球領(lǐng)(lǐng)先的技術(shù)(shù)與服務(wù)供應商博世與卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）以及化工企業(yè)(yè)巴斯夫（BASF）成功研制出有史以來(lái)首款由先進(jìn)陶瓷制成的3D打印微反應器。

△首次亮相的3D打印陶瓷反應器

近年來(lái)，隨著(zhù)微細加工技術(shù)(shù)的飛速發(fā)(fā)展，微反應器已廣泛應用于有機合成 、聚合反應、納米材料制備 等領(lǐng)(lǐng)域。微反應器中亞毫米級的流體通道有較高的比表面積，可顯著(zhù)增強反應的傳熱和傳質(zhì)(zhì)效應，降低反應條件，大大縮短了反應時(shí)間，提高產(chǎn)(chǎn)物收率和轉(zhuǎn)化率。

隨著(zhù)微反應器的快速發(fā)(fā)展和廣泛應用，微加工技術(shù)(shù)中常用的材料，如金屬、有機聚合物、玻璃和單晶硅等已經(jīng)(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足一些特殊反應的需求。陶瓷材料因具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在高溫、高機械強度和重腐蝕等苛刻環(huán)(huán)境下，具有比金屬等傳統(tǒng)材料更優(yōu)(yōu)越的性能。陶瓷材料制備的微反應器不僅具備微化工技術(shù)(shù)的優(yōu)(yōu)點(diǎn)，還便于催化劑的負載和實(shí)現(xiàn)氣液固三相反應。其中，陶瓷基微反應器的制備工藝中微結(jié)構(gòu)的成型是核心，然而陶瓷材料脆性較大難以進(jìn)行機械加工，較強的耐腐蝕性導致刻蝕困難，其固有的特性使這些常規(guī)的微成型和微圖案加工技術(shù)(shù)難以直接應用，而且使用傳統(tǒng)模壓等方式制備陶瓷基微反應器工藝復雜、模具價(jià)格高、成型率低。此外，陶瓷基微反應器還存密封強度差、元件之間連接困難等問(wèn)題。

3D打印技術(shù)(shù)（又稱(chēng)增材制造）的出現(xiàn)突破了傳統(tǒng)制造技術(shù)(shù)的約束，為實(shí)現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)件制造提供了一種可能。相對于傳統(tǒng)的減材、等材制造方式，增材制造技術(shù)(shù)具有不增加成本，無(wú)需模具，就可制備出異形產(chǎn)(chǎn)品的特點(diǎn)。其最大的優(yōu)(yōu)勢是能制備出傳統(tǒng)加工方式無(wú)法制備的復雜結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)材料的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，從而高效實(shí)現(xiàn)材料與結(jié)構(gòu)的一體化、結(jié)構(gòu)與功能的一體化。

△陶瓷微反應器的橫截面

將3D打印技術(shù)(shù)應用到先進(jìn)陶瓷的生產(chǎn)(chǎn)中，可制備復雜結(jié)構(gòu)陶瓷零件，非常適合內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常復雜的微反應器的生產(chǎn)(chǎn)。位于德國南部的博世初創(chuàng )(chuàng)公司博世先進(jìn)陶瓷銷(xiāo)售經(jīng)(jīng)理Klaus Prosiegel表示，“3D陶瓷打印技術(shù)(shù)實(shí)現(xiàn)了微反應器所需的優(yōu)(yōu)異性能?！?/span>

參考閱讀：

[1]博世資訊

[2] 劉潤陽(yáng)等.陶瓷基微反應器制備的研究進(jìn)展

來(lái)源：中國3D打印網(wǎng)(wǎng)