구조를 위한 3D 프린팅: 더 큰 발견을 위한 수축형 진공 펌프

작성자: Adam Zewe, Massachusetts Institute of Technology 2023년 6월 3일

MIT 연구원들은 휴대용 질량 분석기의 핵심 구성 요소가 될 수 있는 소형 연동 진공 펌프를 3D 프린팅하는 방법을 고안했습니다. 신용: 연구원 제공

이 장치는 오염 물질을 모니터링하고, 외딴 지역에서 의료 진단을 수행하거나, 화성 토양을 테스트하는 데 도움이 되는 휴대용 질량 분석기의 핵심 구성 요소가 될 것입니다.

MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">MIT researchers have used additive manufacturing to create a small, inexpensive vacuum pump that could lead to the development of portable mass spectrometers. The 3D printed mini peristaltic pump, designed with a hyperelastic material tube featuring notches, overcomes traditional design issues, reduces heat, and increases the device's lifespan. This could enable monitoring of pollutants or medical diagnoses in remote areas, and soil testing on MarsMars is the second smallest planet in our solar system and the fourth planet from the sun. It is a dusty, cold, desert world with a very thin atmosphere. Iron oxide is prevalent in Mars' surface resulting in its reddish color and its nickname "The Red Planet." Mars' name comes from the Roman god of war." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">화성.

질량 분석기는 식수의 안전성 평가부터 환자 혈액 내 독소 검출에 이르기까지 다양한 용도로 사용되는 매우 정밀한 화학 분석기입니다. 그러나 원격 위치에 배포할 수 있는 저렴한 휴대용 질량 분석기를 구축하는 것은 여전히 ​​어려운 일입니다. 부분적으로는 저렴한 비용으로 작동하는 데 필요한 진공 펌프를 소형화하는 것이 어렵기 때문입니다.

MIT 연구원들은 적층 제조를 활용하여 이 문제를 해결하기 위한 중요한 단계를 밟았습니다. 그들은 연동 펌프로 알려진 인간 주먹 크기의 진공 펌프 유형의 소형 버전을 3D 프린팅했습니다.

이들 펌프는 진공을 생성하기 위해 액체가 필요하지 않고 대기압에서 작동할 수 있는 소위 건식 러프 펌프보다 훨씬 낮은 압력의 진공을 생성하고 유지할 수 있습니다. 복합 재료 3D 프린터에서 한 번에 인쇄할 수 있는 연구원의 독특한 디자인은 펌핑 과정에서 마찰로 인한 열을 최소화하면서 유체나 가스의 누출을 방지합니다. 이는 장치의 수명을 증가시킵니다.

인간 주먹만한 크기의 이 장치는 건식 진공을 생성하고 유지하는 데 있어 다른 유형의 펌프보다 더 나은 성능을 발휘했습니다. 이는 질량 분석기가 샘플의 분자를 효과적으로 측정하는 데 핵심입니다. 신용: 연구원 제공

예를 들어, 이 펌프는 세계 각지의 고립된 지역에서 토양 오염을 모니터링하는 데 사용되는 휴대용 질량 분석기에 통합될 수 있습니다. 이 장치는 경량 펌프를 우주로 발사하는 것이 더 저렴하기 때문에 화성으로 향하는 지질 조사 장비에 사용하기에 이상적일 수도 있습니다.

MIT 마이크로시스템 기술 연구소(MTL)의 수석 과학자이자 새로운 펌프를 설명하는 논문의 수석 저자인 Luis Fernando Velásquez-García는 "우리는 매우 성능이 뛰어난 매우 저렴한 하드웨어에 대해 이야기하고 있습니다."라고 말합니다. "질량 분석기를 사용하면 방에 있는 500파운드 고릴라가 항상 펌프의 문제였습니다. 여기서 보여준 것은 획기적이지만 3D 프린팅이기 때문에 가능합니다. 표준 방식으로 이 작업을 수행하려면 , 우리는 근처에도 없었을 거예요