Айше ЖУРНАЛ Выделите
Microfactories коллоидной Ассамблей
Хотя коллоидных частиц были использованы на протяжении тысячелетий, концепция сборки наноразмерных частиц или микроуровне на маленькие коллоидных устройств или коллоидных машин, а недавно. Простые устройства, такие как коллоидные двигатели или штрих-кодов, уже изготовлены и изучены, по крайней мере на исследовательском уровне. В марте журнал Айше Перспектива статьи, штата Пенсильвания, Univ. Исследователи Даррелл Velegol, Худа А. Джерри Джозеф J. McDermott, и Neetu Чатурведи изучить как изготовить специальности коллоидных узлов, возможно, в партиях от 10 до 100 г с быстрым сроки выполнения работ, путем разработки коллоидных microfactories.
Коллоидная сборки продукции высокого значения специальности. Некоторые компании уже производят монодисперсных частиц с жесткой характеристики, в первую очередь для научных целей. От массы, стоимость этих полимерных частиц в три-четыре раза больше золота, а также специализированные функции, такие как лигандами или флуоресцентными стоимости групп больше. Коллоидные узлы, которые функционируют как коллоидные устройств, в общем, даже сложнее, чем их составных частиц и, следовательно, более ценным.
Для того, чтобы производить узлы, снизу вверх процессы могут быть использованы в microfactories, которые адаптированы оперативного подразделения партии, Velegol говорит. Многие узлы частицы, полученные с использованием стаканы и посуда на лабораторном столе. Для инженера-химика, однако, что стакан отдыхая на скамейке верхней служит реактор; центрифуге или в стойке испытания труб, используемых для урегулирования является эффективным сепаратор; микрофлюидальном сети или шприц насос действует в качестве транспортной системы, и автоклав или водяной бане функций теплообменника. В tfie масштабирование процессов microfactories, обычные уравнения дизайн и такие параметры, как вязкость, теплоемкость, коэффициент диффузии и используются, но коллоидные процессы также включают такие параметры, как дзета-потенциала, ионных сил, поверхностного натяжения, и Хамакер констант.
В качестве примера microfactory дизайн, Velegol и его коллеги предлагают "стимул-тушение-фьюжн" Способ изготовления дубликатов, в лице технологической схемы на рисунке. Подобно тому, как молекулы поступают в качестве вклада в процесс, заряженные, стабильной, сферической нано-или микрочастиц подаются в реактор. При увеличении ионной силы раствора, то потенциальная энергия между частицами можно манипулировать. Это позволяет синглетных частиц совокупные сформировать дублетов (целевой продукт), а также дублеты в сочетании с синглетов сформировать тройни и т. д., создавая других нежелательных высшего порядка агрегатов. Разбавление водой утоляет реакции. Если одна из частиц типов полимерных, дублетов может быть сделана очень механически стабильным путем слияния частиц при температуре выше температуры стеклования полимера, здесь они проходят через автоклав и сливаются в один 1 8C. И наконец, собрания проходят через разделитель (например, в области потока фракционной), после чего синглетов возвращаются в реактор, дубликатов хранятся и другие продукты считаются отходами ..
Непрерывные процессы имеют большого смысла для smallscale изготовления агрегатов, говорят исследователи. Малые партии или операции, полу-блок партии, скорее всего, возобладает, многие из которых уже используются в лабораториях по всему миру. Первичные затраты будут быстрого прототипирования и инженерных, а не на инвестиции капитального оборудования, а иногда и сырья.
Velegol указывает ирония коллоидных microfactories: В то время материалов, которые синтезировали - коллоидных частиц, а молекулы - индивидуально больше молекул, заводы использовали для их производства будет гораздо меньше, чем для большинства молекулярных процессов и легко могут быть размещены в рамках существующих заводов или лабораторий. Он считает, инженеры-химики, хорошо позиционируется в разработке microfactories, так как быстрое время концепции до дизайна является ключевым фактором. Он добавляет, что для этого они должны быть образованными в деле признания потребителей, предпринимательство и управление интеллектуальной собственностью, в дополнение к обычной технического образования.
