为了满足不同的需要，利用3D打印机和浴室中常用的硅树脂密封胶，研究人员开发出一种控制化学反应的全新方法――打印出反应容器，使之成为试验本身的组成部分，并开启了一扇通往制造新一代个性试件的大门。
3D打印“智能”容器
由英国格拉斯哥大学化学家勒罗伊·克罗宁（Leroy Cronin）主持的上述试验，通过3D打印技术和计算机辅助过程，一层一层地建立起固态物件，靠快速凝固的浴室密封胶打印出各式各样的反应容器。这种用缀合催化剂“墨水”打印的容器能让其内壁驱动化学反应，而容器内藏有的嵌入式电极（用导电碳基添加剂打印出来的一种载有电流的聚合物薄片条），能在容器内促进电化学反应。
克罗宁教授称，200多年以来，研究人员一直都在沿用传统的玻璃瓶罐等其他容器，且在被动地使用固定的反应器做着化学试验。在大多数化学试验室里，这些试验用具均被认定是标准的试件，但如今这种情况却发生了改变。
通过采用新试件，他们将其称之为“反应件”。最开始设计的反应件只能合成三种以前未报道过的新型复合物：两种固态无机物和一种液态有机物。
研究人员现在可以按照不同客户需求打印出带孔洞或开槽的容器，便以客户在容器上添加额外的硬件，如玻璃视窗、光导纤维电缆或电极，用来监测和控制化学反应。比如，集成光学纤维能帮助研究人员分析容器内溶液的颜色变化情况，且无须将反应液倒出来观察。
在每次试验时，科学家们会用一根带有空隙的针穿透反应容器，从容器壁上抽吸出试剂放入一个混合室里，待由密封胶制成的容器在使用后，其受穿刺，周围会自发地再密封。研究人员还切开了他们所制造的某些容器，以便让其恢复成固态反应产物，随后，两半粘合在一起接着做下一步试验。
据克罗宁介绍，使用3D打印机做试验的成本仅为2 000美元，浴室密封胶在五金商店可以买到，他和他的同事用免费的开源软件设计了容器并控制打印机操作。克罗宁说，该系统将允许科学家们通过多种方式实施化学工艺试验。在3D打印机诞生之前，若想生产一种特殊药品，哪怕只生产几片也得花费不少的资金。
以柔克刚改“规则”
在用微流体装置做试验时，需要从一个反应室里将试剂抽吸出来，在可控的模式下，再注入到另一个反应室里，克罗宁发现这种设备作用单一，很难更新。于是，他萌发了一种想法，与挪威UFORMAIA公司，一家专门设计3D建模软件的创始人之一特利夫·维贝兰特（Turlif Vilbrandt）联手开发出一种新的3D打印程序，通过将反应容器作为打印素材，能按需求设计打印出化学产品。克罗宁认识到，该项技术不仅能够快速生产再配置试件，还能强化化学反应容器。
“量身定制”：3D打印机可生产各种不同的零部件
据加州斯坦福大学有机化学家鲍哲南教授说，许多化学家会考虑利用该系统干些什么，因为这种系统不仅廉价，且应用广泛。她预见到这项技术将具有加速试验设计和故障排除的潜能。与以往依次测试不同反应条件有所不同，研究人员能够微型集成，按客户需求打印试件，仅使用少量试剂就可以同时对多种测试条件进行监控。
在众多标准的反应中，对于用惯了低成本玻璃器皿的人而言，他们认识到发掘新试件的潜能尚需时日。伊利诺斯州西北大学物理化学家巴托斯·格齐鲍斯基（Bartosz Grzybowski）称：“化学不只是反应而已，它还能利用3D技术使之发生反应。作为一门新兴学科，我们更应解放思想。”在实施人道主义救援或完成军事任务中，我们完全可以运用该系统，打印出特殊的试件，进行便携式的药物合成。
克罗宁设想，在不久的将来，研究人员甚至普通消费者也能像下载智能手机应用软件一样下载3D打印应用程序。这种程序可以指令打印机生成一个具有预定程序控制的容器，便于进行完全的化学反应试验――让容器本身成为反应过程的一部分，反应装置和反应本身变得难以区分，这是一种新的化学反应方式。
鲍哲南指出，使用的聚合物将不再适用于全部的化学反应，或在高温下使用。克罗宁说，他的研究小组正在测试不同的墨水材料，以期找到比浴室用密封胶更耐热或耐碱性环境的材料。钢材或玻璃均具有顽强的特性，而我们想到的是要通过以柔克刚的方法来成为游戏规则的改变者。
资料来源 Nature
责任编辑 则 鸣