打印控制仪

膜过滤和分离已广泛应用于生物医学、水和环境相关的领域。在水净化和废水过滤过程中，滤膜的孔隙结构仅允许净化水通过，而固体微颗粒（如微塑料）、油滴及其他污染物被膜阻挡，由此带来的膜污染和堵塞一直是有效水过滤的主要瓶颈。为此，来自哈利法大学的李红霞博士及其所在的张铁军教授团队，提出了一种仿生抗堵塞滤膜，创造性的利用微立体光刻技术直接将鱼类的鳃耙结构打印在滤膜表面以达到抗（耐）堵塞的目的。海洋中多数鱼类是采用过滤机制来进食的：其将水和浮游生物等食物颗粒吞入口中，在水通过密集排列的鳃耙结构时，食物颗粒会被筛选留在口腔中。研究发现，当水流通过鳃耙结构排出体外时会形成漩涡，即使体积非常小的食物颗粒也会因此从鳃耙顶部弹出并返回口腔（如图1所示）。类似的，若将食物颗粒想象成为污水中的污染物颗粒，利用相同的弹回机制，就会大大减少污染物与滤膜表面接触的机会，从而有效减少膜污染和堵塞。为了将鳃耙结构集成到滤膜表面，该团队发明了一种直接在滤膜表面打印复杂三维结构的技术。在该工作中，他们利用面投影微立体光刻3D打印系统（nanoArch S130，摩方精密），制造了一种“鱼鳃”滤膜并进一步集成在微流控器件（图2）中来快速测试抗堵塞过滤效果。直接膜上3D打印技术最大的优点在于这种一体化的器件在打印结构-膜界面处具有自密封属性，无需额外组装。此外，不仅滤膜，其他多孔材料如金属微网等也可以很容易地嵌入到 3D打印的器件中。图1. 拟海洋鱼类捕食过滤机制的仿生抗堵塞滤膜图 2 直接膜上3D打印技术制作的“鳃耙”滤膜微流控器件为测试“鳃耙”滤膜的抗堵塞性能，我们选择了两个最具挑战性的废水处理问题：表面活性剂稳定的乳液和塑料微颗粒。它们的形态和颗粒/液滴尺寸分布如图 3 所示。为了比较，我们还选取了没有任何表面结构的普通商用滤膜作为参考。如预期，当过滤塑料微粒时，普通滤膜的渗透通量在 10 分钟运行内急剧下降至其初始通量的 40%，而“鳃耙”滤膜可以保持高达80%的初始通量。此外，随着主流速度的增加，高渗透通量的持久性也明显被延长。研究结果还发现：“鳃耙“滤膜的非凡防污/防堵性能源于过滤过程中污垢液滴/颗粒的独特流动行为。在研究中，滤膜微流控器件同时凭借其流动可视化揭示了抗堵塞的流体动力学机制。图 4 显示了油滴和塑料微粒在光学显微镜下通过鳃形结构上方时的流动轨迹。研究发现当液滴接近一个鳃结构单元时，它被渗透流夹带到间隙（ t = 0.02 到 0.08 s，蓝色圆圈标记）。然而，由于涡流（红色圆圈标记，t = 0.10 s），液滴从间隙弹回并返回主流（t = 0.10 到 0.12 s）。这样，即使液滴尺寸远小于两个鳃耙间缝隙，它也不会接触到滤膜表面造成滤膜污染或堵塞。目前，该团队独创的滤膜基底3D打印技术已申请国际专利。四川大学的袁绍军教授、麻省理工学院Nicholas X. Fang教授对此工作改进完善也有贡献。图3 在过滤油水混合物和塑料微颗粒时“鳃耙“滤膜的抗堵塞性能图4 通过流动可视化揭示的“鳃耙“滤膜抗堵塞的流体动力机制

A1194低温闭口闪点测定仪是按照中华人民共和国标准GB/T 5208-2008《闪点的测定 快速平衡闭杯法》规定的要求设计制造的。本仪器也符合ISO 1523 和ISO 3679标准的要求。本仪器以电子温控仪表为核心，配有适当的接口电路，实现温度控制的自动化，具有加热功率自动切换、温度自动控制等功能。本仪器操作简单，结构合理，检测准确，性能稳定，显示直观，能够满足石油、化工、涂料、油漆、铁路、航空、电力、商检及科研单位对石油产品闪点的测试。本仪器适合于闭口杯闪点在-30℃～50℃或0℃～100℃范围内的各类色漆、油漆、胶黏剂、溶剂、石油及有关产品闭口杯闪点的测试。仪器特点5.6寸彩色触摸液晶显示屏微电脑处理器，智能化设计温度补偿，优化结构，自动打印测试报告进样量少，每次仅需要2-4ml样品技术参数工作电源：AC　220V±10%， 50Hz闪点检测范围： -20℃至50℃或室温至200℃（可定做-10℃至100℃）控温精度： ±0.5℃；点火装置： 电子点火枪点火；制冷方式： 半导体制冷；电源电压： ～220V±10％、 50Hz；整机功耗： 不大于300W；环境温度： 5℃～30℃；相对湿度： 30～80RH。测量精密度： 两个实验结果之间的差值小于2℃（同一操作者）两个实验结果之间的差值小于3℃（不同操作者）仪器外型尺寸： 400mm×250mm×450mm仪器重量： 控制箱 12.5kg

许多食品(烘焙食品、乳剂、冷冻产品等)是含有多种成分的分散体系，其中乳液是最常见的。传统的乳液制备通常需要高速均质、高压均质等方法。这些常用方法制备的乳液其大小、形状和分布是不可控的，存在多分散液滴。然而，微流控技术可精确控制多相流，以形成具有所需直径的单分散液滴。它在许多行业都有潜在的应用，包括食品、制药、化妆品和生物材料等行业。但其液滴生成效率低，不能满足工业化的要求。此外，传统方法不能很好的实现多重乳液的制备，而微流控技术可以较好的实现多重乳液的生成，但实验时需用有机试剂对微流控芯片（玻璃毛细管，PDMS）进行局部表面处理。近日，华南农业大学食品学院蒋卓副教授课题组基于微立体光刻3D打印技术（深圳摩方材料科技有限公司nanoArch® P140）,利用光敏树脂材料实现微流控芯片的制备。此工作利用一种新技术制造了单乳液和双乳液的微流控生成芯片。这些芯片采用微纳微尺度3D打印技术制作，实现宏观结构和微观结构的有机结合，可以同时满足不同乳液类型的制备和生成，清洗后可多次重复使用。同时实现了五个平行通道的单乳液生成，为高通量微流控技术的改进奠定了基础。基于此，该微流控芯片成功实现了W/O/W（水/油/水）和O/W/O（油/水/油）双重乳液的制备。此外，由于制备芯片所使用的树脂材料对油和水都具有良好的润湿性，因此不需要使用有机试剂对芯片进行局部改性。该工作以“Microfluidicdroplet formation in co-flow devices fabricated by micro 3D printing”为题发表在Journal of FoodEngineering上，第一作者是华南农业大学硕士生张佳。微流控芯片的设计及3D打印制得的装置基于Co-flow原理，通过3D打印技术，制备了单乳液生成芯片（图1），五个平行流道的单乳液生成芯片以及双重乳液生成芯片（图2）。图1 单乳液生成装置图2 五个平行流道的单乳液生成装置和双重乳液生成装置微流控芯片的评价为了验证和评估该装置的可用性，我们选取不同的乳液配方进行试验。选取不同的油包水和水包油乳液，对乳液生成过程进行记录，并对收集后的乳液进行分析（图3）。收集到的油包水乳液单分散性较好，其CV为2.7%。同一装置上实现了水包油乳液的生成，所得液滴的CV仅为2.2%。图3 单乳液生成装置用于油包水（a、b）和水包油（c、d）乳液的生成及其分散性利用五个平行流道的单乳液生成装置进行试验，可以在同一装置上实现油包水和水包油两种不同类型乳液的生成（图4），所得油包水液滴的CV为2.6%，水包油液滴的CV为3.1%。本研究使用的微流控芯片制作简单，集成度高，可重复使用。但其生产效率和液滴直径仍需进一步提高，这也是我们后续研究的重点。图4 五个平行流道的单乳液生成装置用于油包水（b、c）和水包油（d、e）乳液的生成及其液滴的分散性基于上述实验结果，我们进行了双重乳液的生成。在实验中，通过改变内相、中间相和外相的速度可以调节液滴的尺寸和核壳比例。图5展示了不同流量下W/O/W双乳状液的形成过程和收集的液滴，可以看到明显的核-壳层。对于O/W/O双乳状液的形成(图6)，实验过程中可以清楚地看到乳状液的形成过程，但收集后的乳液稳定性极差，不能观察到均匀分散的双乳状液滴，尝试了多种O/W/O乳液配方，暂未得到可靠的实验结果。图5 采用双乳液生成装置在不同流速下生成和收集W/O/W双重乳液图6 采用双乳液生成装置生成O/W/O双重乳液目前，对于3D打印微流控芯片的性能评价还处于实验室阶段，所使用的乳液配方是在现有参考文献的基础上进行修改的。为了进一步促进微流体在食品工业中商业化，需要进一步开发相关的乳液配方。此外，微流体的一些问题需要解决，如高通量，稳定性，生物相容性等。参与该工作的合作者有华南农业大学食品学院的硕士生徐文华，工程学院的徐凤英教授，无限极（中国）有限公司的鲁旺旺、张晨，深圳摩方材料科技有限公司的周建林等。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2020.110212（以上相关介绍内容由华南农业大学蒋卓副教授提供） 上述研究工作涉及的微尺度3D打印技术由深圳摩方材料科技有限公司提供，因此摩方公司就这一创新型成果对蒋卓副教授进行了更进一步的访谈，以下为部分内容：BMF：请问目前您与BMF的合作进展情况如何？蒋教授：2018年6月前后开始与BMF的合作，最开始了解摩方所做的微尺度3D打印技术之后，有通过3D技术打印微流控芯片的想法，画出设计图之后，与工程师沟通交流后，进行了装置打印，并进行了实验验证，发现其可以实现液滴的生成，且可以看到液滴的生成过程。通过设计图的不断修改以及实验验证，最终完成了单乳液生成装置，五个平行流道的单乳液生成装置，以及双乳液生成装置的设计制造。BMF：能否概括总结液滴反应器这个案例，以及BMF高精密3D打印在其中发挥的作用？蒋教授：目前进行微流控芯片的研发，大多是在PDMS上进行，基于T-连接和流动聚焦原理。本论文基于流动聚焦原理进行了微流控芯片的开发设计，具有流动阻力小的优点，前期了解到微尺度3D打印技术的发展，可以实现微米级或亚微米级通道的制造，因而进行了相关芯片设计。实验发现3D打印过程中所使用的光敏树脂具有良好的特性，能较清晰的记录液滴生成过程，且材料具有两亲性，能够在同一装置上实现两种不同类型乳液的生成。在此基础上，无需对装置进行表面改性就能实现双重乳液的生成。此外，采用3D打印，可以制备具有复杂立体结构的芯片。这些为微流控在食品、化妆品及保健品乳液的产业化应用提供了另外一种可行的选择。BMF高精密3D打印是我们这项实验的基础，正是由于BMF帮助我们把芯片设计图变成实物，才能开展后续的实验，并发现这么多有趣的实验现象，也为我们后续的研究奠定了一定的研究基础。官网：https://www.bmftec.cn/links/7