Redresseurs de flux imprimés en 3D pour une meilleure gestion des particules d'aérosol - 3DPrint.com

Redresseurs de flux imprimés en 3D pour une meilleure gestion des particules d’aérosol – 3DPrint.com

Lisseur

Dans la publication récemment publiée «Amélioration des performances des analyseurs de mobilité différentielle avec redresseurs de flux imprimés en 3D», des chercheurs de Chypre et des Pays-Bas ont évalué le développement d’un DMA personnalisé destiné à rationaliser davantage la construction de systèmes améliorés de redressement des flux pour la gestion des aérosols.

Combinant à la fois le flux et un champ électrostatique pour la classification, le DMA est un outil de mesure critique pour les particules d’aérosol, que ce soit au nanomètre ou au micron. Les champs de flux peuvent être difficiles à créer en raison de la fusion de deux flux, provoquant souvent des problèmes tels que les tourbillons locaux qui peuvent entraîner une baisse des performances. En essayant de surmonter les défis, le flux d’aérosol peut être maintenu «inférieur à ca. 10% du flux de la gaine. »Les redresseurs de flux peuvent également être fabriqués à partir d’un isolant à mailles en tissu qui peut provoquer des perturbations mais également empêcher le développement d’un profil de vitesse complet.

Dans cette étude, les chercheurs ont fabriqué neuf échantillons de FS différents, évaluant les performances avec un nouveau DMA cylindrique imprimé en 3D. Quatre ont été imprimés avec de l’ABS, et les autres étaient faits de petites mailles en nylon, pour inclure le Dacron (utilisé comme référence).

Détails caractéristiques de tous les FS testés.

Images des redresseurs de flux testés déterminés par microscopie optique.

«La performance de chaque FS a été évaluée en déterminant expérimentalement la fonction de transfert (TF) du DMA (c’est-à-dire la fonction donnant la probabilité qu’une particule d’une mobilité électrique, ou taille donnée, qui entre dans l’instrument, sorte par son monodisperse sortie de particules) lorsqu’elle était exploitée dans différentes conditions de fonctionnement », ont déclaré les auteurs.

La hauteur de TF correspondait à la plus grande probabilité de particules entrant dans le DMA, puis sortant via la sortie de particules mono-dispersées. Les écarts ont été mesurés en termes de hauteur, avec FWHM calculé pour chaque FS et chaque débit de gaine.

Disposition schématique de la configuration expérimentale utilisée pour déterminer les performances du DMA de test (c’est-à-dire DMA-2) lorsque différents FS ont été utilisés. Clé: AT: atomiseur; SD: sécheur à diffusion de gel de silice; NT: neutralisant de charge d’aérosol; DMA: Analyseur de mobilité différentielle; CPC: compteur de particules de condensation.

Des tests ont été effectués avec les détails suivants:

  • Utilisation de particules presque monodisperses, d’un diamètre d’env. 50 nm
  • Version paramétrique des écarts capturés par TF entre les mesures et les prévisions
  • Les paramètres de montage ont affecté TF en termes de hauteur et de largeur

« Dans chaque expérience TDMA, nous obtenons un ensemble de valeurs N1 et N2, correspondant aux concentrations en nombre de particules mesurées respectivement en aval de DMA-1 et de DMA-2 », expliquent les auteurs. «En supposant que P0 et CPCRatio restent constants tout au long de chaque expérience pendant environ. 20 min, et que le TF de DMA-1 (c’est-à-dire Ω1 dans l’équation 1) est constant et bien défini, le TF de DMA-2 (c’est-à-dire Ω2 dans l’équation 1) est obtenu en utilisant un algorithme d’ajustement (cf. supplément).

«Il convient de noter ici que tous les FS testés dans ce travail ont créé un petit pas (allant de 0,7 à 1,0 mm de hauteur) entre leur limite extérieure (pour l’impression 3D), ou anneaux (pour le tissu), et les murs des électrodes intérieures du DMA. « 

Résumé des résultats reflétant la précision de dimensionnement du DMA test (exprimé en% de différence entre la taille de particules mesurée et prédite sélectionnée par le DMA) lors de l’utilisation de différents FS.

Les chercheurs ont suivi le Dacron FS utilisé comme référence, en travaillant pour maintenir une comparabilité appropriée, mais en notant que parce que tous les échantillons ont abouti à des étapes de hauteurs similaires, les résultats étaient «hautement intercomparables». de Dacron.

Rendre des illustrations de FS # 9, y compris la vue de dessus (a), la vue en coupe 3D (b), ainsi que des vues agrandies du dessus (c) et de la coupe (d) de la partie poreuse de la FS.

«Les bonnes performances du DMA lors de l’utilisation de FS # 9, qui étaient meilleures même dans le cas où le Dacron® FS de référence était utilisé à des débits de gaine allant jusqu’à 20 l / min, justifient d’étudier plus avant l’utilisation de redresseurs imprimés en 3D pour exécuter des traitements conventionnels. et / ou DMA à faible coût (Barmpounis, Maisser, Schmidt-Ott et Biskos, 2015) à des débits de gaine sensiblement plus élevés (par exemple, jusqu’à 20 lpm) ou avec des DMA à haut débit (Fernandez de la Mora & Kozlowski, 2013 ) », Ont conclu les chercheurs. «Pour ces derniers, qui sont utilisés pour classer les nanoparticules (Wang et al., 2014) et même les clusters atomiques (Maisser, Barmpounis, Attoui, Biskos, & Schmidt-Ott, 2015) avec une haute résolution, la laminarisation en flux est plutôt importante, typiquement nécessitant une étape supplémentaire de pré-laminarisation (Amo-Gonzalez & Perez, 2018).

«En résumé, les mesures rapportées dans ce travail montrent que l’impression 3D peut être utilisée pour fabriquer des redresseurs de flux qui présentent de meilleures performances par rapport aux systèmes traditionnels faits de tissus en nylon. Cela a été vérifié en évaluant les écarts entre la fonction de transfert mesurée et théorique d’un DMA sur mesure utilisé dans les tests. Fait intéressant, le lisseur imprimé en 3D, ayant une forme de pore triangulaire combinée à une densité de surface élevée et des pores plus grands par rapport aux autres FS étudiés ici, a attribué au test DMA une performance qui se comparait mieux à la théorie. Compte tenu de la flexibilité et de la facilité de fabrication de l’impression 3D, nos résultats montrent que l’utilisation de cette technologie pour améliorer la fluidité des DMA peut améliorer leurs performances et constitue donc une meilleure alternative par rapport aux pratiques existantes. »

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[Source / Images: ‘Improved performance of Differential Mobility Analyzers with 3D-printed flow straighteners’]

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