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Aug 29, 2023

미니 진공 펌프 3D 프린팅

Andrew Corselli 질량 분석기는 매우 정밀한 화학 분석기입니다.

앤드류 코셀리

질량 분석기는 다양한 용도로 사용되는 매우 정밀한 화학 분석기입니다. 그러나 원격 위치에 배포할 수 있는 저렴한 휴대용 질량 분석기를 구축하는 것은 여전히 ​​어려운 일입니다. 주로 필요한 진공 펌프를 저렴한 비용으로 소형화하는 것이 어렵기 때문입니다.

이제 MIT 연구원들은 적층 제조를 활용하여 이 문제를 해결하기 위한 중요한 단계를 밟았습니다. 팀은 인간 주먹만한 크기의 연동 펌프의 미니 버전을 3D로 인쇄했습니다. 펌프는 건조하고 거친 펌프보다 훨씬 낮은 압력의 진공을 생성하고 유지할 수 있으며, 진공을 생성하는 데 액체가 필요하지 않으며 대기압에서 작동할 수 있습니다.

수석 저자인 Luis Fernando Velásquez-García는 "우리는 매우 성능이 뛰어나면서도 매우 저렴한 하드웨어에 대해 이야기하고 있습니다."라고 말했습니다. "질량 분석기를 사용하면 방에 있는 500파운드 고릴라가 항상 펌프의 문제였습니다. 여기서 보여준 것은 획기적이지만 3D 프린팅이기 때문에 가능합니다. 이것을 표준 방식으로 수행하려면 우리는 근처에도 없었을 거예요."

Velásquez-García는 "3D 프린팅 사용의 주요 이점 중 하나는 공격적으로 프로토타입을 제작할 수 있다는 것입니다."라고 덧붙였습니다. "이러한 소형 펌프가 많이 만들어지는 클린룸에서 이 작업을 한다면 시간과 비용이 많이 듭니다. 변화를 주고 싶다면 전체 공정을 처음부터 다시 시작해야 합니다. 이 경우 우리는 몇 시간 만에 펌프를 프린팅할 수 있으며 매번 새로운 디자인을 만들 수 있습니다."

다음은 길이와 명확성을 위해 편집된 Velásquez-García와의 기술 요약 인터뷰입니다.

기술 요약:연구에 영감을 준 것은 무엇입니까?

벨라스케스-가르시아 : 제가 가지고 있는 배경은 소형화를 활용하여 만드는 하드웨어인 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)입니다. 사람들은 스마트폰이나 컴퓨터의 전자 장치에 익숙하지만, 휴대폰의 MEMS 가속도계 같은 것도 있습니다.

이야기는 어느 정도 이 하드웨어의 대부분이 반도체 클린룸에서 수행된다는 것입니다. 이는 반도체 전자 장치를 만드는 데 정말 좋은 일입니다. 따라서 사용할 수 있는 구조와 재료의 종류가 매우 제한되어 있습니다. 구조는 샌드위치처럼 보입니다. 층층이 있고 대부분 2차원적이며 재료가 너무 많습니다.

3D 프린팅이 우리가 만들 수 있는 기능을 크게 확장하는 도구 상자라는 것이 입증되었기 때문에 저는 3D 프린팅 마이크로시스템 사용에 관심을 갖게 되었습니다.

그것은 이야기의 한 부분입니다. 이야기의 두 번째 부분은 펌프입니다. 나는 약 15년 ​​정도 질량 분석법에 관해 연구해 왔는데 그것은 마치 성배와도 같았습니다. 식품 산업, 제약, 석유 탐사 등 우리 주변의 많은 산업에서는 질량 분석법을 사용하여 샘플의 구성을 정량적으로 결정합니다.

당신이 약을 만든다고 가정해보자. 자신이 만들고 있다고 생각하는 것이 실제로 만들어지고 있는지 확인해야 합니다. 또는 지질학적 조사를 할 때 발견했다고 생각했던 물질을 찾았는지 확인하고 싶을 수도 있습니다. 따라서 질량 분석법이라는 기술을 사용할 수 있습니다. 이러한 장치의 최신 기술은 매우 무겁고, 매우 크고, 매우 비싼 하드웨어입니다. 따라서 샘플을 실험실로 배송해야 하며 비용이 발생합니다.

대신에 예를 들어 유정으로 질량 분석계를 운송하려고 시도한 경우; 그것은 부서질 수 있다. 그래서 나와 같은 많은 사람들이 질량 분석기를 소형화하려고 노력해 왔습니다. 질량 분석기는 작동하려면 진공이 필요하므로 주요 과제는 적절한 진공 소스가 부족하다는 것입니다. 질량 분석기는 진공을 생성하여 작동하지만 대기압과 인터페이스해야 합니다. 대기압부터 고진공까지 필요한 전체 범위를 수행할 수 있는 단일 펌프 기술은 없습니다.

우리가 만들고 논문을 쓴 장치가 첫 번째 단계입니다. Torr(압력) 수준을 낮추면서 대기압에서 작동합니다. 그리고 일단 거기에 도달하면 압력을 더욱 낮추는 데 사용할 수 있는 다른 기술이 있습니다.