3D打印矫直机可更好地控制气溶胶颗粒

来源：增材之光

据了解，来自塞浦路斯和荷兰的研究人员在最近发布的“使用3D打印矫直机改善差动分析仪的性能”中，评估了定制DMA的开发，该DMA旨在进一步简化用于气雾剂管理的改进的矫直系统。

结合流场和静电场进行分类，DMA是一个测量气溶胶颗粒（无论是纳米还是微米）的关键工具。由于两个流的合并，很难创建流场，这通常会导致诸如局部涡流之类的问题，从而可能导致性能下降。为了克服挑战，可将气溶胶流量保持在“低于鞘层流量的10％。’矫直器也可以由网状绝缘子制成，这种绝缘子可能会引起干扰，但也会阻止形成全面的速度分布。

在这项研究中，研究人员制造了9种不同的FS样品，并使用新的3D打印圆柱DMA评估了性能。四个印刷有ABS，其余的则由小的尼龙网制成，包括涤纶（用作参考）。

所有经过测试的FS的特征详细信息

通过光学显微镜确定被测矫直机的图像

通过实验确定DMA的传递函数（TF）（即给出给定电迁移率或尺寸的粒子进入仪器并通过其单分散体离开的可能性的函数），可以在不同的操作条件评估每个FS的性能。

TF高度对应于粒子进入DMA的最大概率，然后通过单分散粒子出口离开。根据高度测量偏差，计算每个FS和每个鞘层流速的半高宽。

当使用不同的FS时，用于确定测试DMA（即DMA-2）性能的实验装置的示意图布局。关键：AT：雾化器； SD：硅胶扩散干燥机； NT：气溶胶电荷中和器； DMA：差分迁移率分析仪； CPC：冷凝粒子计数器。

进行了以下详细测试：
•使用直径约为50纳米的近单分散颗粒。
•TF的参数版本捕获了测量和预测之间的偏差。
•拟合参数影响TF的高度和宽度。

作者解释说：“在每个TDMA实验中，我们获得一组N1和N2值，分别对应于在DMA-1和DMA-2下游测得的颗粒数浓度。”假设每个实验中P0和CPCRatio保持恒定，持续约20分钟，并且DMA-1的TF（即等式1中的Ω1）是恒定且定义明确的，DMA-2的TF（即等式1中的Ω2）是通过使用定制方法获得的拟合算法。”

应该注意的是，在这项工作中测试的所有FS在其外边界（用于3D打印）或环（用于织物）与DMA的内部电极壁之间产生了一个小台阶（高度从0.7到1.0毫米）。”

当使用不同的FS时，结果反映了测试DMA的尺寸精度（表示为DMA选择的测量粒度和预测粒度之间的百分比差异）。

研究人员跟踪了用作参考的涤纶纤维，努力保持适当的可比性，但注意到，由于所有样品的台阶高度都相似，因此结果具有“高度可比性”。即使是涤纶纤维制成的，纤维9的性能也优于大多数样品。

绘制FS#9的插图，包括俯视图（a）、三维横截面图（b）以及放大FS多孔部分的俯视图（c）和横截面图（d）。

“使用FS＃9时，DMA的良好性能，甚至比参考Dacron®FS在鞘流高达20 lpm的情况下使用的情况下都要好，这保证了进一步研究使用3D打印矫直机运行常规和/或低成本DMA（Barmpounis，Maisser，Schmidt-Ott和Biskos，2015年），鞘层流速高得多（例如，最高20 lpm）或高流量DMA（Fernandez de la Mora＆Kozlowski，2013年）），”研究人员总结说。 “对于后者，它们用于以高分辨率对纳米颗粒（甚至原子团簇（Maisser，Barmpounis，Attoui，Biskos和Schmidt-Ott，2015）进行分类，流层化非常重要，通常需要额外的预分层阶段（Amo-Gonzalez＆Perez，2018）。

“总而言之，这项工作中报告的测量结果表明，与传统的尼龙织物系统相比，3D打印可用于制造流平剂，其表现出更好的性能。通过评估测试中使用的定制DMA的测量值与理论传递函数之间的偏差已验证了这一点。有趣的是，与这里研究的其他FS相比，具有三角形孔形状，高表面密度和更大孔的3D打印矫直机将其归因于测试DMA的性能，其性能比理论上更好。考虑到3D打印的灵活性和易制造性，我们的结果表明，采用这种技术来建立DMA的流平性，可以提高其性能，因此与现有方法相比是更好的选择。”