麻省理工学院研究人员利用3D打印技术推进便携式质谱仪的发展

打印派   2024-01-05 09:27:13

最近,麻省理工学院的研究人员利用增材制造技术制作出了微型四极杆,这是质谱仪的一个关键部件。这种 3D打印设备不仅成本低、重量轻,而且在精度方面可与商业级过滤器相媲美。

从犯罪现场分析到环境监测,质谱仪在各种应用中发挥着举足轻重的作用。然而,传统的质谱仪体积庞大、价格昂贵,而且难以有效部署。麻省理工学院的创新方法:3D打印四极杆可以彻底改变质谱仪的核心。

微型四极杆由耐用、耐热的玻璃陶瓷树脂制成,标志着便携式质谱仪的重大飞跃。与传统过滤器不同,这种 3D打印组件无需组装,消除了影响性能的缺陷。其设计紧凑,成本仅几美元,可与超过 10 万美元的商业级同类产品相媲美,预示着便携式质谱仪进入了一个新时代。

麻省理工学院的研发成果将质谱仪的应用范围扩展到了传统范围之外,可以部署到偏远的热带雨林等地区,在现场迅速分析潜在的污染物。此外,质谱仪的轻便特性使其成为太空任务的理想选择,可用于监测地球大气层或遥远行星中的化学物质。

研究人员利用一种耐高温的玻璃陶瓷树脂,采用大桶光聚合技术对部件进行精确的三维打印。由此产生的双曲杆设计是传统方法难以实现的,它提高了质量过滤效率。

为了最大限度地提高性能,研究小组采用无电解电镀法在棒材上镀上一层金属薄膜,以确保导电性能。测试表明,三维打印的四极杆在分辨率和精度上都优于不锈钢四极杆。

"我们不是第一个尝试这样做的人。但我们是第一个成功做到这一点的人,"详细介绍该项目的论文的资深作者 Velásquez-García 说。

"还有其他微型四极杆过滤器,但它们无法与专业级质量过滤器相提并论。如果能在不影响性能的前提下缩小尺寸、降低成本,那么这种硬件将大有可为"。

研究人员计划通过增加长度和探索替代陶瓷材料来提高四极杆的性能,未来有望出现更精确、更多功能的 3D 打印质谱解决方案。这一突破不仅改变了化学分析的格局,而且为在不同环境中实现经济高效的便携式质谱仪开辟了道路。



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