محققان دانشگاه ایالتی مونتانا در جایی که دو مورد از داغترین تقاطع های مهندسی وجود دارد ، پیشرفت بزرگی را انجام داده اند - به معنای واقعی کلمه - اما یکی که می تواند تأثیر بزرگی در طیف گسترده ای از برنامه ها داشته باشد.
تیمی به سرپرستی استفان وارنات ، استادیار گروه مهندسی مکانیک و صنعتی دانشکده مهندسی نور Asbjornson MSU ، روش جدیدی از استفاده از چاپ 3 بعدی برای ساخت وسایل برای ریزگردها تهیه کرده است که شامل دستکاری حجم بسیار کمی از مایعات است. برای اندازه گیری کیفیت آب یا مطالعه میکروارگانیسم ها از جمله موارد دیگر.
وارنات که پیشرفت در مقاله ای را که در یک ژورنال علمی منتشر شده و سپس در 3Dprint.com به نمایش گذاشته شده ، گفت: "این یک گام بزرگ است." "ما هیجان زده هستیم که ایده ما به روشی که فکر می کردیم عمل می کند."
تیم Warnat با استفاده از روش جدید نشان داد كه آنها می توانند 3 بعدی بطور مستقیم روی شیشه چاپ كنند تا کانال های نازك - كمتر از میلی متر عرض - كه مایع را در خود دارند ، تشکیل دهند. این فرآیند جدید ، زمان تولید را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و می تواند به محققان اجازه دهد نمونه های سفارشی و سفارشی دستگاه های موسوم به تراشه های میکروفلوئیدیک را به راحتی در آزمایشگاه های خود تولید کنند.
Warnat ، که تخمین می زند موادی که برای ساخت تراشه معمولی با استفاده از روش جدید استفاده می شود ، حدود یک دلار است ، گفت: "نوبت ممکن است روزی باشد ، از آغاز تولید تا آزمایش نهایی."
به طور معمول ، کانالها با یک فرآیند اچ کردن یا با پوشاندن نواحی تراشه و رسوب شیمیایی نوارهای نازک از مواد تشکیل می شوند. مهم است که این تراشه شیشه ای باشد زیرا محققان معمولاً می خواهند کانال ها را با میکروسکوپ مشاهده کنند. اما چاپ سه بعدی به طور مستقیم روی شیشه تا زمانی که وارنات و همکارانش نفهمیدند که چگونه مواد چاپی را به بستر شفاف بچسبانند ، نادرست بودند. علاوه بر این ، مواد چاپی 3 بعدی نه تنها به شیشه بلکه به حسگرهای کوچک ساخته شده از ورق های بسیار نازک فلزی متصل می شوند. این بدان معنی است که سنسورها را می توان به راحتی در تراشه های میکروسیالیشن ادغام کرد.
مایکل Neubauer ، دانشجوی فارغ التحصیل MSU که همزمان نویسندگی مقاله با Warnat بود ، از Facility Microfabrication Montana در MSU برای ساخت سنسورهای فلزی استفاده کرد ، که او این توصیف را شبیه انگشتهای در هم پیچیده ای دانست که می تواند تغییرات در جریان الکتریکی را برای تشخیص برخی مواد معدنی موجود در آب اندازه گیری کند. ، برای مثال.
نبوئر که به سمت دکترای مهندسی و با تمرکز در مهندسی مکانیک کار می کند ، گفت: "این چاپگرهای 3 بعدی تقریباً در دسترس همه است. وی گفت: "واقعاً کاری که ما انجام داده ایم این تکنیک ها به روش های مختلفی است که ساده است و اینکه اکثر افراد می توانند در آزمایشگاه های خود به انجام برسانند. امید این است که سایر متخصصان در زمینه های خود بتوانند از این روش ها پیروی کنند تا با کاربردهایی که واقعاً جالب و جالب هستند ""
وارنات قصد دارد از این فناوری جدید برای پیشبرد کار خود بر روی سنسورهای میکرو جدید و با قیمت مناسب تر برای اندازه گیری کیفیت آب در نهرها و خاکها استفاده کند. پروژه وی یکی از سه مورد در MSU بود برای به دست آوردن 50،000 دلار کمک مالی "بذر" که سال گذشته از طریق کنسرسیوم تحقیق در مورد سیستم های آب محیطی یا CREWS اهدا شد ، که در اوایل سال 2019 ، 20 میلیون دلار از بنیاد ملی علوم دریافت کرد. CREWS Research Seed برنامه جایزه برای تأمین بودجه تحقیقاتی نوآورانه در رابطه با کیفیت آب و ایجاد ظرفیت تحقیق در موسسات آموزش عالی مونتانا طراحی شده است.
سایر محققان MSU ، در مرکز مهندسی بیوفیلم MSU ، ابراز علاقه کرده اند که از فناوری جدید برای انواع پروژه های تحقیقاتی شامل میکروب استفاده کنند. کریستین فورمن ، استاد گروه مهندسی شیمی و بیولوژیک ، گفت: "کم هزینه و اندازه کوچک این سنسورها آنها را برای استفاده در برنامه های زیست محیطی و صنعتی در جایی که می خواهید اندازه گیری های زیادی در چندین مکان انجام دهید ، بسیار جذاب می کند." با تیم وارنات کار کرده است.
دن میلر ، رئیس گروه مهندسی مکانیک و صنایع گفت: "واقعاً فرصت زیادی برای استفاده از این فناوری برای تحقیق در طیف گسترده ای از رشته ها وجود دارد." "آینده پژوهش در این تیم های بین رشته ای کار می کند ، بنابراین این کار استفان را در آستانه موفقیت قرار می دهد."
محققان دانشگاه ایالتی مونتانا در جایی که دو مورد از داغترین تقاطع های مهندسی وجود دارد ، پیشرفت بزرگی را انجام داده اند - به معنای واقعی کلمه - اما یکی که می تواند تأثیر بزرگی در طیف گسترده ای از برنامه ها داشته باشد.
تیمی به سرپرستی استفان وارنات ، استادیار گروه مهندسی مکانیک و صنعتی دانشکده مهندسی نور Asbjornson MSU ، روش جدیدی از استفاده از چاپ 3 بعدی برای ساخت وسایل برای ریزگردها تهیه کرده است که شامل دستکاری حجم بسیار کمی از مایعات است. برای اندازه گیری کیفیت آب یا مطالعه میکروارگانیسم ها از جمله موارد دیگر.
وارنات که پیشرفت در مقاله ای را که در یک ژورنال علمی منتشر شده و سپس در 3Dprint.com به نمایش گذاشته شده ، گفت: "این یک گام بزرگ است." "ما هیجان زده هستیم که ایده ما به روشی که فکر می کردیم عمل می کند."
تیم Warnat با استفاده از روش جدید نشان داد كه آنها می توانند 3 بعدی بطور مستقیم روی شیشه چاپ كنند تا کانال های نازك - كمتر از میلی متر عرض - كه مایع را در خود دارند ، تشکیل دهند. این فرآیند جدید ، زمان تولید را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و می تواند به محققان اجازه دهد نمونه های سفارشی و سفارشی دستگاه های موسوم به تراشه های میکروفلوئیدیک را به راحتی در آزمایشگاه های خود تولید کنند.
Warnat ، که تخمین می زند موادی که برای ساخت تراشه معمولی با استفاده از روش جدید استفاده می شود ، حدود یک دلار است ، گفت: "نوبت ممکن است روزی باشد ، از آغاز تولید تا آزمایش نهایی."
به طور معمول ، کانالها با یک فرآیند اچ کردن یا با پوشاندن نواحی تراشه و رسوب شیمیایی نوارهای نازک از مواد تشکیل می شوند. مهم است که این تراشه شیشه ای باشد زیرا محققان معمولاً می خواهند کانال ها را با میکروسکوپ مشاهده کنند. اما چاپ سه بعدی به طور مستقیم روی شیشه تا زمانی که وارنات و همکارانش نفهمیدند که چگونه مواد چاپی را به بستر شفاف بچسبانند ، نادرست بودند. علاوه بر این ، مواد چاپی 3 بعدی نه تنها به شیشه بلکه به حسگرهای کوچک ساخته شده از ورق های بسیار نازک فلزی متصل می شوند. این بدان معنی است که سنسورها را می توان به راحتی در تراشه های میکروسیالیشن ادغام کرد.
مایکل Neubauer ، دانشجوی فارغ التحصیل MSU که همزمان نویسندگی مقاله با Warnat بود ، از Facility Microfabrication Montana در MSU برای ساخت سنسورهای فلزی استفاده کرد ، که او این توصیف را شبیه انگشتهای در هم پیچیده ای دانست که می تواند تغییرات در جریان الکتریکی را برای تشخیص برخی مواد معدنی موجود در آب اندازه گیری کند. ، برای مثال.
نبوئر که به سمت دکترای مهندسی و با تمرکز در مهندسی مکانیک کار می کند ، گفت: "این چاپگرهای 3 بعدی تقریباً در دسترس همه است. وی گفت: "واقعاً کاری که ما انجام داده ایم این تکنیک ها به روش های مختلفی است که ساده است و اینکه اکثر افراد می توانند در آزمایشگاه های خود به انجام برسانند. امید این است که سایر متخصصان در زمینه های خود بتوانند از این روش ها پیروی کنند تا با کاربردهایی که واقعاً جالب و جالب هستند ""
وارنات قصد دارد از این فناوری جدید برای پیشبرد کار خود بر روی سنسورهای میکرو جدید و با قیمت مناسب تر برای اندازه گیری کیفیت آب در نهرها و خاکها استفاده کند. پروژه وی یکی از سه مورد در MSU بود برای به دست آوردن 50،000 دلار کمک مالی "بذر" که سال گذشته از طریق کنسرسیوم تحقیق در مورد سیستم های آب محیطی یا CREWS اهدا شد ، که در اوایل سال 2019 ، 20 میلیون دلار از بنیاد ملی علوم دریافت کرد. CREWS Research Seed برنامه جایزه برای تأمین بودجه تحقیقاتی نوآورانه در رابطه با کیفیت آب و ایجاد ظرفیت تحقیق در موسسات آموزش عالی مونتانا طراحی شده است.
سایر محققان MSU ، در مرکز مهندسی بیوفیلم MSU ، ابراز علاقه کرده اند که از فناوری جدید برای انواع پروژه های تحقیقاتی شامل میکروب استفاده کنند. کریستین فورمن ، استاد گروه مهندسی شیمی و بیولوژیک ، گفت: "کم هزینه و اندازه کوچک این سنسورها آنها را برای استفاده در برنامه های زیست محیطی و صنعتی در جایی که می خواهید اندازه گیری های زیادی در چندین مکان انجام دهید ، بسیار جذاب می کند." با تیم وارنات کار کرده است.
دن میلر ، رئیس گروه مهندسی مکانیک و صنایع گفت: "واقعاً فرصت زیادی برای استفاده از این فناوری برای تحقیق در طیف گسترده ای از رشته ها وجود دارد." "آینده پژوهش در این تیم های بین رشته ای کار می کند ، بنابراین این کار استفان را در آستانه موفقیت قرار می دهد."
پمپ وکیوم خلاء حلقه مایع برای فشار خلاء