Komplementäre Katalyse und Analyse in additiv gefertigten Festkörper-Mikroströmungsreaktoren aus Metall

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 5121 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Die additive Fertigung verändert die Art und Weise, wie Forscher und Industrielle chemische Geräte entwerfen und herstellen, die ihren spezifischen Anforderungen entsprechen. In dieser Arbeit berichten wir über das erste Beispiel eines Strömungsreaktors, der mithilfe der Festkörper-Metallblech-Laminierungstechnik, Ultraschall-Additive Fertigung (UAM), mit direkt integrierten katalytischen Abschnitten und Sensorelementen hergestellt wurde. Die UAM-Technologie überwindet nicht nur viele der aktuellen Einschränkungen, die mit der additiven Fertigung chemischer Reaktionsgefäße verbunden sind, sondern erhöht auch die Funktionalität solcher Geräte erheblich. Eine Reihe biologisch wichtiger 1,4-disubstituierter 1,2,3-Triazolverbindungen wurde erfolgreich synthetisiert und im Fluss durch eine Cu-vermittelte Huisgen-1,3-dipolare Cycloaddition unter Verwendung des chemischen UAM-Geräts optimiert. Durch die Nutzung der einzigartigen Eigenschaften von UAM und der kontinuierlichen Flussverarbeitung war das Gerät in der Lage, die ablaufenden Reaktionen zu katalysieren und gleichzeitig Echtzeit-Feedback für die Reaktionsüberwachung und -optimierung bereitzustellen.

Aufgrund ihrer bemerkenswerten Vorteile gegenüber ihrem Batch-Gegenstück ist die Durchflusschemie aufgrund ihrer Fähigkeit, die Selektivität und Effizienz der chemischen Synthese zu verbessern, ein bedeutendes und wachsendes Feld sowohl im akademischen als auch im industriellen Umfeld. Dies reicht von der einfachen Bildung organischer Moleküle1 bis hin zu pharmazeutischen Verbindungen2,3 und Naturprodukten4,5,6. Mehr als 50 % der Reaktionen in der Feinchemie- und Pharmabranche könnten von der Einführung der kontinuierlichen Durchflussverarbeitung profitieren7.

In den letzten Jahren hat sich ein wachsender Trend herausgebildet, bei dem Gruppen versucht haben, traditionelle Glaswaren oder Flow-Chemie-Geräte durch anpassbare, additiv hergestellte (AM) chemische „Reaktionsgeräte“8 zu ersetzen. Das iterative Design, die schnelle Produktion und die dreidimensionalen (3D) Fähigkeiten dieser Technologien sind äußerst vorteilhaft für diejenigen, die ihr Gerät an eine bestimmte Reihe von Reaktionen, Geräten oder Bedingungen anpassen möchten. Bisher konzentrierte sich diese Arbeit fast ausschließlich auf den Einsatz polymerbasierter 3D-Drucktechniken wie Stereolithographie (SL)9,10,11, Fused Deposition Modeling (FDM)8,12,13,14 und Tintenstrahldruck7,15. 16. Solchen Geräten mangelt es an Robustheit und der Fähigkeit, ein breites Spektrum chemischer Reaktionen/Analysen durchzuführen17,18,19,20, was ein wesentlicher limitierender Faktor für die umfassendere Implementierung von AM in diesem Bereich war17,18,19,20.

Aufgrund des zunehmenden Einsatzes der Durchflusschemie und der mit AM verbundenen vorteilhaften Eigenschaften ist es wichtig, fortschrittlichere Technologien zu erforschen, die es dem Benutzer ermöglichen, Durchflussreaktionsprodukte mit erhöhter chemischer und analytischer Funktionalität herzustellen. Diese Techniken sollten es einem Benutzer ermöglichen, aus einer Reihe äußerst robuster oder funktioneller Materialien auszuwählen, die in der Lage sind, ein breites Spektrum an Reaktionsbedingungen zu bewältigen, und gleichzeitig verschiedene analytische Ausgabeformen des Geräts zu ermöglichen, um eine Reaktionsüberwachung und -kontrolle zu ermöglichen.

Ein AM-Prozess mit dem Potenzial zur Entwicklung maßgeschneiderter chemischer Reaktionsgeräte ist die Ultraschall-Additive Fertigung (UAM). Diese Festkörper-Blechlaminierungstechnologie wendet Ultraschallschwingungen auf dünne Metallfolien an, um sie Schicht für Schicht mit minimaler Massenerwärmung und hohem Grad an plastischem Fließen zu verbinden21,22,23. Im Gegensatz zu den meisten anderen AM-Techniken kann UAM direkt in die subtraktive Fertigung integriert werden, die als hybrider Herstellungsprozess bezeichnet wird, bei dem periodisches computergesteuertes (CNC) Fräsen oder Laserbearbeiten vor Ort die Nettoform der verbundenen Materialschichten definiert24,25. Dies bedeutet, dass der Benutzer nicht durch Probleme im Zusammenhang mit der Entfernung von unverarbeiteten Restbaumaterialien aus kleinen Fluidwegen eingeschränkt wird, wie es bei Pulver- und Flüssigkeits-AM-Systemen häufig der Fall ist26,27,28. Diese Designfreiheit erstreckt sich auch auf die verfügbaren Materialauswahlen – UAM kann thermisch ähnliche und unterschiedliche Materialkombinationen in einem einzigen Prozessschritt verbinden. Durch die Auswahl von Materialkombinationen, die über die von Schmelzprozessen hinausgehen, können die mechanischen und chemischen Anforderungen einer bestimmten Anwendung besser erfüllt werden. Zusätzlich zum Festkörperbonden ist ein weiteres Phänomen, das beim Ultraschallbonden auftritt, ein hoher Grad an Kunststoffmaterialfluss bei relativ niedriger Temperatur29,30,31,32,33. Dieses einzigartige Merkmal von UAM kann die Einbettung mechanisch/thermisch empfindlicher Elemente zwischen Metallschichten ohne Beschädigung erleichtern. Eingebettete UAM-Sensoren könnten die Übermittlung von Echtzeitinformationen vom Gerät an den Benutzer über integrierte Analysen erleichtern.

Frühere Arbeiten der Autoren32 zeigten die Fähigkeit des UAM-Prozesses, metallische 3D-Mikrofluidikstrukturen mit integrierter Sensorik zu erzeugen; Dies war ein reines Überwachungsgerät. In diesem Artikel wird das erste Beispiel eines mikrofluidischen chemischen Reaktors vorgestellt, der über UAM hergestellt wurde. Hierbei handelt es sich um ein aktives Gerät, das die chemische Synthese über strukturell integriertes Katalysatormaterial nicht nur überwacht, sondern auch induziert. Dieses Gerät vereint mehrere Vorteile der UAM-Technologie bei der Herstellung chemischer 3D-Geräte, wie z. die Möglichkeit, einen vollständig 3D-Entwurf direkt von einem CAD-Modell (Computer Aided Design) in ein Produkt zu übertragen; Herstellung aus mehreren Materialien zur Einbindung von Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit und katalytischen Materialien; und eingebettete Wärmesensoren direkt zwischen den Reagenzienströmen für eine präzise Überwachung und Steuerung der Reaktionstemperatur. Um die Funktionalität des Reaktors zu demonstrieren, wurde eine Bibliothek pharmazeutisch wichtiger 1,4-disubstituierter 1,2,3-Triazolverbindungen über eine kupferkatalysierte Huisgen-1,3-dipolare Cycloaddition synthetisiert. Die Arbeit zeigt, wie der Einsatz von Materialwissenschaften und computergestütztem Design durch multidisziplinäre Forschung neue Chancen und Möglichkeiten in der Chemie eröffnen kann.

Alle Lösungsmittel und Reagenzien wurden von Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI oder Fischer Scientific gekauft und ohne vorherige Reinigung verwendet. 1H- und 13C-NMR-Spektren, aufgenommen bei 400 MHz bzw. 100 MHz, wurden mit einem JEOL ECS-400 400 MHz-Spektrometer oder Bruker Avance II 400 MHz-Spektrometer und CDCl3 oder (CD3)2SO als Lösungsmittel erhalten. Alle Reaktionen wurden mit einer Flow-Chemie-Plattform von Uniqsis FlowSyn durchgeführt.

UAM wurde zur Herstellung aller Geräte in dieser Studie verwendet. Die Technologie wurde 1999 erfunden und die Technologiedetails, Betriebsparameter und Entwicklungen seit ihrer Erfindung können anhand der folgenden veröffentlichten Quellen untersucht werden34,35,36,37. Das Gerät (Abb. 1) wurde mit einem Ultrahochleistungs-9-kW-SonicLayer-4000®-UAM-System (Fabrisonic, OH, USA) realisiert. Die für die Herstellung des Durchflussgeräts ausgewählten Materialien waren Cu-110 und Al 6061. Cu-110 hat einen hohen Cu-Gehalt (mindestens 99,9 % Cu), was es zu einem guten Kandidaten für Cu-katalysierte Reaktionen macht und daher als „ aktive' Schichten innerhalb des Mikroreaktors. Al 6061 O wurde als „Massenmaterial“ und auch als Einbettungsschicht für die Analytik verwendet; Der geglühte Zustand der Legierung unterstützte die Einbettung und Verbindung der Komponenten mit den Cu-110-Schichten. Al 6061 O ist ein Material, das sich als hochkompatibel mit dem UAM-Prozess38,39,40,41 erwiesen hat und bei Tests mit den in dieser Arbeit verwendeten Reagenzien als chemisch stabil befunden wurde. Die Verbindung von Al 6061 O mit Cu-110 galt ebenfalls als kompatible Materialkombination für UAM und war daher ein geeignetes Material für diese Studie38,42 Die Geräte sind unten in Tabelle 1 aufgeführt.

Phasen der Reaktorherstellung (1) Grundplatte aus Al 6061 (2) Bearbeitung des in Kupferfolie eingelassenen unteren Kanals (3) Einbettung des Thermoelements zwischen den Schichten (4) Oberer Kanal Abschn. (5) Ein- und Auslass (6) Gesamtreaktor.

Die Designphilosophie für die Fluidwege bestand darin, einen gewundenen Weg zu verwenden, um die Distanz innerhalb des Chips zu vergrößern, die die Flüssigkeit zurücklegte, und gleichzeitig den Chip auf einer handlichen Größe zu halten. Diese Abstandsvergrößerung ist wünschenswert, um die Wechselwirkungszeit zwischen Katalysator und Reagenz zu verlängern und eine bessere Produktausbeute zu erzielen. Der Chip verwendete 90°-Biegungen an den Enden der geraden Wege, um eine turbulente Vermischung44 innerhalb des Geräts zu induzieren und die Kontaktzeit zwischen Flüssigkeit und Oberfläche (Katalysator) zu verlängern. Um die erreichbare Durchmischung weiter zu verbessern, wurde der Reaktor so konzipiert, dass er über zwei Reagenzeinlässe verfügt, die an einer Y-Verbindung kombiniert werden, bevor sie in den serpentinenförmigen Mischabschnitt gelangen. Ein dritter Einlass, der den Bach auf halber Strecke seines Aufenthalts kreuzt, wurde in den Entwurf für eine zukünftige mehrstufige Reaktionssynthese einbezogen.

Alle Kanäle hatten ein quadratisches Profil (kein Entformungswinkel), was auf das periodische CNC-Fräsen zurückzuführen ist, das zur Erstellung der Kanalgeometrien verwendet wurde. Die Kanalabmessungen wurden so gewählt, dass sie einen hohen Volumenausstoß (für einen Mikroreaktor) gewährleisten und gleichzeitig klein genug sind, um die Oberflächeninteraktion (Katalysator) für den Großteil der enthaltenen Flüssigkeit zu fördern. Eine geeignete Größe basierte auf früheren Forschungserfahrungen der Autoren mit metallischen Fluidgeräten für Reaktionen. Die endgültigen Kanäle hatten eine Innengröße von 750 µm x 750 µm, was ein Gesamtreaktorvolumen von 1 ml ergab. Integrierte Anschlüsse (1/4"-28 UNF-Gewinde) wurden in das Design einbezogen, um eine einfache Verbindung der Geräte mit handelsüblichen Durchflusschemiegeräten zu ermöglichen. Die Kanalgröße ist durch die Dicke des Folienmaterials, seine mechanischen Eigenschaften und den Ultraschall begrenzt Verwendete Verbindungsparameter. Bei einer bestimmten Breite für ein bestimmtes Material „sackt“ das Material in den erzeugten Kanal ein. Derzeit gibt es kein spezifisches Modell für diese Berechnung und daher werden maximale Kanalbreiten für die gegebenen Materialien und das gegebene Design experimentell bestimmt; In diesem Fall führte die Breite von 750 μm nicht zu einem Durchhängen.

Die Form des Kanals (quadratisch) wurde durch die Verwendung einer quadratischen Schneidfräse für die Kanäle bestimmt. Form und Größe der Kanäle können mithilfe eines anderen Schneidwerkzeugs mit der CNC-Maschine geändert werden, um unterschiedliche Durchflussraten und Eigenschaften zu erzielen. Ein Beispiel, bei dem ein 125-μm-Werkzeug zur Erzeugung gekrümmter Kanäle verwendet wurde, findet sich in der Arbeit von Monaghan45. Die Abdeckschicht aus Folienmaterial über dem Kanal weist eine gerade (quadratische) Oberfläche auf, da die Folienschichten planar aufgetragen werden. Um die Symmetrie der Kanäle aufrechtzuerhalten, wurde in dieser Arbeit ein quadratisches Profil verwendet.

Während vorprogrammierter Produktionspausen wurde ein Thermoelement-Temperaturfühler (Typ K) direkt zwischen den oberen und unteren Kanalsätzen im Gerät eingebettet (Abb. 1 – Stufe 3). Diese Thermoelemente können Temperaturänderungen von −200 bis 1350 °C überwachen.

Der Metallabscheidungsprozess wird von der UAM-Sonotrode unter Verwendung von 25,4 mm breiten und 150 μm dicken Metallfolien durchgeführt. Diese Folienschichten werden in einer Reihe aneinandergrenzender Streifen verbunden, um die gesamte Baufläche abzudecken. Das aufgetragene Material ist größer als das Endprodukt, da durch einen subtraktiven Prozess die endgültige Endform entsteht. Mithilfe der CNC-Bearbeitung werden die Außen- und Innenkonturen des Geräts bearbeitet und so eine Oberflächenbeschaffenheit des Geräts und der Kanäle erreicht, die den gewählten Werkzeug- und CNC-Prozessparametern entspricht (in diesem Fall ca. 1,6 μm Ra). Kontinuierliche, sequentielle Ultraschall-Materialabscheidungs- und Bearbeitungszyklen werden während des gesamten Geräteherstellungsprozesses verwendet, um sicherzustellen, dass die Maßgenauigkeit erhalten bleibt und die fertige Komponente die Genauigkeitsniveaus des CNC-Fertigfräsens erfüllt. Die für dieses Gerät verwendete Kanalbreite ist ausreichend klein, um sicherzustellen, dass das Folienmaterial nicht in den Fluidkanal „durchhängt“ und der Kanal somit einen quadratischen Querschnitt behält. Der mögliche Abstand zwischen Folienmaterial und UAM-Prozessparametern wurde vom Fertigungspartner (Fabrisonic LLC, USA) experimentell ermittelt.

Studien haben gezeigt, dass ohne zusätzliche Wärmebehandlung nur eine geringe Elementardiffusion an den UAM-Bindungsschnittstellen46,47 auftritt und daher bei den Geräten in dieser Arbeit die Cu-110-Schichten deutlich bleiben und sich abrupt von den Al 6061-Schichten unterscheiden.

Ein vorkalibrierter 250 psi (1724 kPa) Gegendruckregler (BPR) wurde am Auslass des Reaktors angebracht und Wasser mit 0,1 bis 1 ml min-1 durch den Reaktor gepumpt. Der Reaktordruck wurde mithilfe des integrierten Systemdrucksensors FlowSyn überwacht, um sicherzustellen, dass das System einen konstanten Druck aufrechterhalten konnte. Mögliche Temperaturgradienten im Durchflussreaktor wurden getestet, indem etwaige Unterschiede zwischen dem im Reaktor eingebetteten Thermoelement und dem in der FlowSyn-Chip-Heizplatte eingebetteten Thermoelement festgestellt wurden. Dies wurde erreicht, indem die programmierbare Heizplattentemperatur in Schritten von 25 °C zwischen 100 und 150 °C variiert und etwaige Unterschiede zwischen programmierter und aufgezeichneter Temperatur notiert wurden. Dies wurde mit einem tc-08-Datenlogger (PicoTech, Cambridge, UK) und der dazugehörigen PicoLog-Software erreicht.

Eine Optimierung der Reaktionsbedingungen wurde im Hinblick auf die Cycloaddition von Phenylacetylen und Iodethan durchgeführt (Schema 1 – Cycloaddition von Phenylacetylen und Iodethan, Schema 1 – Cycloaddition von Phenylacetylen und Iodethan). Diese Optimierung wurde durch einen vollständig faktoriellen Design of Experiments (DOE)-Ansatz durchgeführt, bei dem sowohl Temperatur als auch Verweilzeit als variable Parameter verwendet wurden, während das Alkin:Azid-Verhältnis fest bei 1:2 gehalten wurde.

Cycloaddition von Phenylacetylen und Jodethan.

Es wurden getrennte Lösungen von Natriumazid (0,25 M, 4:1 DMF:H2O), Jodethan (0,25 M, DMF) und Phenylacetylen (0,125 M, DMF) hergestellt. 1,5-ml-Aliquote jeder Lösung wurden gemischt und mit der gewünschten Durchflussrate und Temperatur durch den Reaktor gepumpt. Als Modellreaktion wurde das Peakflächenverhältnis des Triazolprodukts zum Phenylacetylen-Ausgangsmaterial verwendet, das durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) bestimmt wurde. Aus Gründen der Konsistenz der Analyse wurden von allen Reaktionen unmittelbar nach dem Austritt des Reaktionsgemischs aus dem Reaktor Proben genommen. Die für die Optimierung gewählten Parameterbereiche sind in Tabelle 2 dargestellt.

Alle Proben wurden mit einem Chromaster-HPLC-System (VWR, PA, USA) analysiert, das aus einer quaternären Pumpe, einem Säulenofen, einem UV-Detektor mit variabler Wellenlänge und einem Autosampler bestand. Bei der Säule handelte es sich um eine Equivalence 5 C18 (VWR, PA, USA) mit Abmessungen von 4,6 × 100 mm und einer Partikelgröße von 5 µm, gehalten bei 40 °C. Das Lösungsmittel war isokratisches 50:50 Methanol:Wasser mit einer Durchflussrate von 1,5 ml.min-1. Das Injektionsvolumen betrug 5 µL und die Detektorwellenlänge betrug 254 nm. Die prozentuale Peakfläche für DOE-Proben wurde nur aus den Peakflächen des restlichen Alkins und des Triazolprodukts berechnet. Injektionen der Ausgangsmaterialien ermöglichten die Identifizierung relevanter Peaks.

Durch die Kopplung der Analyseergebnisse des Reaktors mit der MODDE DOE-Software (Umetrics, Malmö, Schweden) war es möglich, die resultierenden Trends gründlich zu analysieren und die optimalen Reaktionsbedingungen für diese Cycloaddition festzulegen. Durch die Ausführung eines integrierten Optimierungsprogramms mit allen wichtigen Modelltermen konnte eine Reihe von Reaktionsbedingungen generiert werden, die darauf abzielen, die Peakfläche des Produkts zu maximieren und anschließend die Peakfläche des Acetylen-Ausgangsmaterials zu reduzieren.

Die Oxidation von Oberflächenkupfer innerhalb der katalytischen Reaktionskammer wurde mithilfe einer Lösung von Wasserstoffperoxid (36 %) erreicht, die vor jeder Synthese der Triazolverbindungsbibliothek durch die Reaktionskammer geleitet wurde (Durchflussrate = 0,4 ml min-1, Verweilzeit = 2,5 min).

Sobald ein optimaler Satz an Bedingungen festgelegt war, wurden diese auf eine Reihe von Acetylen- und Alkylhalogenid-Derivaten angewendet, um die Zusammenstellung einer kleinen Bibliothekssynthese zu ermöglichen und so die Möglichkeit zu schaffen, diese Bedingungen auf einen breiteren Bereich potenzieller Reagenzien anzuwenden (Abb. 2).

Acetylen- und Alkylhalogenid-Derivate, die bei der Bibliothekssynthese verwendet werden.

Es wurden getrennte Lösungen von Natriumazid (0,25 M, 4:1 DMF:H2O), Alkylhalogenid (0,25 M, DMF) und Alkin (0,125 M, DMF) hergestellt. 3-ml-Aliquote jeder Lösung wurden gemischt und bei 75 µL.min-1 und 150 °C durch den Reaktor gepumpt. Das Gesamtvolumen wurde in einem Fläschchen gesammelt und mit 10 ml Ethylacetat verdünnt. Die Probenlösung wurde mit 3 × 10 ml Wasser gewaschen. Die wässrigen Schichten wurden vereinigt und mit 10 ml Ethylacetat extrahiert; Die organischen Schichten wurden dann kombiniert, mit 3 × 10 ml Kochsalzlösung gewaschen, mit MgSO4 getrocknet und filtriert, bevor das Lösungsmittel im Vakuum entfernt wurde. Die Proben wurden vor der Analyse mittels einer Kombination aus HPLC, 1H-NMR, 13C-NMR und hochauflösender Massenspektroskopie (HR-MS) durch Säulenchromatographie an Kieselgel unter Verwendung von Ethylacetat gereinigt.

Alle Spektren wurden mit einem exakten Orbitrap-Auflösungs-Massenspektrometer von Thermofischer mit ESI als Ionisationsquelle aufgenommen. Alle Proben wurden unter Verwendung von Acetonitril als Lösungsmittel hergestellt.

Die TLC-Analyse wurde auf mit Aluminium beschichteten Siliciumdioxidplatten durchgeführt. Die Platten wurden durch ultraviolettes Licht (254 nm) oder mit Vanillin-Färbung und Erhitzen sichtbar gemacht.

Alle Proben wurden mit einem VWR Chromaster-System (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) analysiert, das mit einem Autosampler, einer Säulenofen-Binärpumpe und einem Einzelwellenlängendetektor ausgestattet war. Die verwendete Säule war eine ACE Equivalence 5 C18 (150 × 4,6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Schottland).

Injektionen (5 µL) wurden direkt aus verdünnten Rohreaktionsmischungen (1:10-Verdünnung) durchgeführt und mit Wasser:Methanol (50:50 oder 70:30) analysiert, mit Ausnahme einiger Proben, die mit einem 70:30-Lösungsmittelsystem analysiert wurden (bezeichnet mit (durch ein Sternchen gekennzeichnet) mit einer Flussrate von 1,5 ml/min. Die Säule wurde auf 40 °C gehalten. Die Detektorwellenlänge betrug 254 nm.

Die prozentuale Peakfläche für Proben wurde aus den Peakflächen des restlichen Alkins und nur des Triazolprodukts berechnet. Injektionen der Ausgangsmaterialien ermöglichten die Identifizierung relevanter Peaks.

Alle Proben wurden mit einem Thermo iCAP 6000 ICP-OES analysiert. Alle Kalibrierungsstandards wurden unter Verwendung einer 1000 ppm Cu-Standardlösung in 2 % Salpetersäure (SPEX Certi Prep) hergestellt. Alle Standards wurden in 5 % DMF- und 2 % HNO3-Lösung hergestellt und alle Proben wurden um den Faktor 20 in der DMF-HNO3-Probenlösung verdünnt.

UAM nutzt Ultraschall-Metallschweißen als Verbindungstechnik für die Metallfolienmaterialien, die zum Aufbau der endgültigen Komponente verwendet werden. Beim Ultraschall-Metallschweißen wird ein oszillierendes Metallwerkzeug (sogenanntes Horn oder Sonotrode) verwendet, um Druck auf die zu verbindende Folienschicht/zuvor verfestigte Schichten auszuüben und gleichzeitig das Material in Schwingungen zu versetzen. Um kontinuierlich zu arbeiten, ist die Sonotrode zylindrisch und rollt über die Oberfläche des Materials und verklebt so die gesamte Fläche. Wenn Druck und Schwingungen ausgeübt werden, brechen die Oxide auf der Materialoberfläche auf. Der anhaltende Druck und die Schwingungen führen dann dazu, dass die Unebenheiten des Materials zusammenbrechen36. Der enge Kontakt mit der lokal induzierten Wärme und dem Druck führt dann dazu, dass an der Materialgrenzfläche eine Festkörperbindung entsteht; es kann auch durch Änderungen der Oberflächenenergie unterstützt werden, die die Adhäsion unterstützen48. Die Art des Bindungsmechanismus überwindet viele der Probleme, die mit variablen Schmelztemperaturen und hohen Temperaturnachwirkungen verbunden sind, die bei anderen additiven Fertigungstechniken auftreten. Dies ermöglicht die direkte Verbindung (dh ohne Oberflächenmodifikation, Füllstoffe oder Klebstoffe) mehrerer unterschiedlicher Materialschichten zu einer einzigen konsolidierten Struktur.

Der zweite vorteilhafte Faktor bei UAM ist der hohe Grad an plastischem Fließen, der im Metallmaterial beobachtet wird, selbst bei niedrigen Temperaturen, dh deutlich niedriger als der Schmelzpunkt des Metallmaterials. Die Kombination aus Ultraschallschwingung und Druck induziert ein hohes Maß an lokaler Korngrenzenmobilität und Rekristallisation ohne den traditionell damit verbundenen großen Anstieg der Temperatur des Schüttguts. Dieses Phänomen kann ausgenutzt werden, um beim Aufbau des endgültigen Bauteils Schicht für Schicht aktive und passive Elemente zwischen den Metallfolienschichten einzubetten. Elemente wie optische Fasern49, verstärkende Verstärkung46, Elektronik50 und Thermoelemente (diese Arbeit) wurden alle erfolgreich in UAM-Strukturen eingebettet, um aktive und passive Verbundmaterialkomponenten zu schaffen.

In dieser Arbeit wurden sowohl die unterschiedlichen Materialbindungs- als auch die Einbettungsmöglichkeiten von UAM genutzt, um den endgültigen Mikroreaktor zur katalytischen Temperaturüberwachung zu schaffen.

Die Cu-Katalyse weist gegenüber Palladium (Pd) und anderen häufig verwendeten Metallkatalysatoren mehrere Vorteile auf: (i) Aus wirtschaftlicher Sicht ist Cu billiger als viele der anderen in der Katalyse verwendeten Metalle und daher eine attraktive Option in der chemischen Verarbeitungsindustrie. (ii) Der Anwendungsbereich von Cu-katalysierten Kreuzkupplungsreaktionen nimmt zu und scheint in gewisser Weise komplementär zu dem von Pd-basierten Methoden zu sein51,52,53 (iii) Cu-katalysierte Reaktionen funktionieren gut, wenn keine zusätzlichen Liganden und, falls erforderlich, diese erforderlich sind Liganden sind oft strukturell einfach und kostengünstig, wohingegen Liganden für die Pd-Chemie oft komplex, teuer und luftempfindlich sind (iv) Insbesondere Cu ist für seine Fähigkeit bekannt, in der Synthese an Alkine zu binden, z. B. durch bimetallkatalysierte Sonogashira-Kupplung und die Cycloadditionsreaktion mit Aziden (Klick-Chemie) (v) Cu ist auch in der Lage, Arylierungsreaktionen mehrerer nukleophiler Spezies in Ullmann-Reaktionen zu fördern54.

Heterogenisierte Beispiele all dieser Reaktionen wurden kürzlich in Gegenwart von Cu(0) nachgewiesen. Dies ist nicht zuletzt auf die Pharmaindustrie und die zunehmende Aufmerksamkeit für Recycling und Wiederverwendung metallbasierter Katalysatoren zurückzuführen55,56.

Die von Huisgen in den 1960er Jahren57 entwickelte 1,3-dipolare Cycloadditionsreaktion zwischen Acetylenen und Aziden zur Bildung von 1,2,3-Triazolen gilt als konzertierte Musterreaktion. Die resultierende 1,2,3-Triazol-Einheit ist aufgrund ihrer biologischen Anwendungen und ihrer Verwendung in einer Vielzahl therapeutischer Wirkstoffe als Pharmakophor im Bereich der Arzneimittelentwicklung von besonderem Interesse58.

Diese Reaktion wurde von Sharpless und anderen wieder in den Fokus gerückt, als sie das Konzept der „Click Chemistry“59 entwickelten. Der Begriff „Click Chemistry“ wird verwendet, um eine Reihe leistungsstarker, zuverlässiger und selektiver Reaktionen für die schnelle Synthese neuer Verbindungen und kombinatorischer Bibliotheken über Heteroatomverbindungen (CXC) zu beschreiben.60 Der synthetische Reiz dieser Reaktionen beruht auf den damit verbundenen hohen Ausbeuten. einfache Reaktionsbedingungen, Toleranz gegenüber Sauerstoff und Wasser und einfache Produktisolierung61.

Die klassische 1,3-dipolare Cycloaddition von Huisgen fällt nicht in die Klasse der „Click-Chemie“. Medal und Sharpless zeigten jedoch, dass dieses Azid-Alkin-Kupplungsereignis in Gegenwart von Cu(I) im Gegensatz zur unkatalysierten 1,3-dipolaren Cycloaddition eine dramatische Geschwindigkeitsbeschleunigung von 107 auf 108 erfährt62,63. Dieser modifizierte Reaktionsmechanismus erfordert keine Schutzgruppen oder harsche Reaktionsbedingungen und verläuft unter milden und kurzen Bedingungen mit nahezu vollständiger Umwandlung und Selektivität für das 1,4-disubstituierte 1,2,3-Triazol (Anti-1,2,3-Triazol). Zeitskalen (Abb. 3).

Isomeres Ergebnis sowohl traditioneller als auch kupferkatalysierter Huisgen-Cycloadditionen. Die Cu(I)-katalysierte Huisgen-Cycloaddition führt ausschließlich zur Bildung des 1,4-disubstituierten 1,2,3-Triazols, während die thermisch induzierte Huisgen-Cycloaddition typischerweise eine 1:1-Mischung aus 1,4- und 1,5-Triazol ergibt Stereoisomere.

Die meisten Protokolle beinhalten entweder die Reduktion stabiler Cu(II)-Quellen wie CuSO4 mit Natriumsalzen oder die Coproportionierung von Cu(II)/Cu(0)-Spezies. Im Vergleich zu anderen metallkatalysierten Reaktionen bietet die Verwendung von Cu(I) den großen Vorteil, dass es kostengünstig und einfach zu handhaben ist64.

Kinetische und Isotopenmarkierungsstudien von Worrell et al.65 haben gezeigt, dass im Fall terminaler Alkine zwei Äquivalente Kupfer an der Aktivierung der Reaktivität jedes Moleküls gegenüber Azid beteiligt sind. Der vorgeschlagene Mechanismus verläuft über einen sechsgliedrigen Kupfermetallacyclus, der durch Koordination eines Azids an ein σ-gebundenes Kupferacetylid mit einem π-gebundenen Kupfer entsteht, das als stabilisierender Donorligand fungiert. Durch Ringkontraktion wird ein Triazolyl-Kupfer-Derivat gebildet, gefolgt von einer Protonolyse, um das Triazolprodukt zu liefern und den Katalysezyklus zu schließen.

Während die Vorzüge von Flow-Chemie-Geräten gut dokumentiert sind, besteht ein kontinuierlicher Wunsch, Analysetools in diese Systeme für die Online-In-situ-Prozessüberwachung zu integrieren66,67. UAM erwies sich als geeignete Methode für den Entwurf und die Herstellung hochkomplexer 3D-Strömungsreaktoren aus katalytisch aktiven, wärmeleitenden Materialien mit direkt eingebetteten Sensorelementen (Abb. 4).

Al-Cu-Durchflussreaktor, hergestellt durch additive Ultraschallfertigung (UAM), mit komplexen internen Kanalstrukturen, eingebettetem Thermoelement und der katalytischen Reaktionskammer. Zur Visualisierung des internen Fluidpfads wird auch ein transparenter Prototyp gezeigt, der mithilfe der Stereolithographie hergestellt wurde.

Um sicherzustellen, dass die hergestellten Reaktoren für zukünftige organische Reaktionen geeignet sind, müssten die Lösungsmittel sicher über ihren Siedepunkt erhitzt werden; Sie wurden Druck- und Temperaturtests unterzogen. Drucktests zeigten, dass das System selbst bei erhöhten Systemdrücken (1,7 MPa) einen stabilen und konstanten Druck aufrechterhielt. Der statische Drucktest wurde bei Raumtemperatur mit H2O als Flüssigkeit durchgeführt.

Das Anschließen des eingebetteten (Abb. 1) Thermoelements an den Temperaturdatenlogger zeigte, dass die Temperatur des Thermoelements 6 °C (± 1 °C) niedriger war als die im FlowSyn-System programmierte Temperatur. Typischerweise führt ein Temperaturanstieg um 10 °C zu einer Verdoppelung der Reaktionsgeschwindigkeit, und daher können Temperaturunterschiede von nur wenigen Grad die Reaktionsgeschwindigkeit erheblich verändern. Dieser Unterschied wurde auf den Temperaturverlust im gesamten Reaktorkörper aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der bei der Herstellung verwendeten Materialien zurückgeführt. Diese thermische Drift war konsistent und konnte daher im Geräteaufbau berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass während der Reaktion eine genaue Temperatur erreicht und gemessen wurde. Daher erleichterte dieses Inline-Überwachungstool eine genaue Kontrolle der Reaktionstemperaturen und erleichterte eine genauere Prozessoptimierung und Entwicklung optimaler Bedingungen. Diese Sensoren könnten auch nützlich sein, um exotherme Reaktionen zu erkennen und ein Durchgehen der Reaktion in größeren Systemen zu verhindern.

Der in dieser Arbeit vorgestellte Reaktor ist das erste Beispiel für die Anwendung der UAM-Technologie bei der Herstellung chemischer Reaktoren und behebt mehrere der größten Einschränkungen, die derzeit mit dem AM/3D-Druck dieser Geräte verbunden sind, wie z. (i) Überwindung von Problemen im Zusammenhang mit der Verarbeitung von Cu- oder Al-Legierungen, wie in SLM68 berichtet, (ii) verbesserte interne Kanalauflösung im Vergleich zu Pulverbettschmelztechniken (PBF), z. B. selektivem Laserschmelzen (SLM)25,69 als damit verbundene Probleme schlechte Fließfähigkeit des Ausgangsmaterials und raue Oberflächenstrukturen werden beseitigt26 (iii) Reduzierung der Verarbeitungstemperaturen, was den direkten Einbau von Sensoren erleichtert, was bei Pulverbetttechniken nicht möglich ist, (v) Überwindung der schlechten mechanischen Eigenschaften von Teilen auf Polymerbasis und der Empfindlichkeit von Polymerteilen zu einer Vielzahl gängiger organischer Lösungsmittel17,19.

Die Funktionalität des Reaktors wurde durch eine Reihe kupferkatalysierter Alkin-Azid-Cycloadditionen nachgewiesen, die unter kontinuierlichen Durchflussbedingungen durchgeführt wurden (Abb. 2). Der in Abb. 4 dargestellte ultraschallgedruckte Kupferreaktor wurde in das kommerziell erhältliche Durchflusssystem integriert und in der Bibliothekssynthese verschiedener 1,4-disubstituierter 1,2,3-Triazole durch die temperaturkontrollierte Reaktion von Acetylenen und Alkyl eingesetzt Halogenide in Gegenwart von Natriumazid (Abb. 3). Durch die Verwendung eines kontinuierlichen Durchflussansatzes wurden die Sicherheitsbedenken gemildert, die bei einer Batch-Methode aufgrund der Bildung hochreaktiver und gefährlicher Azid-Zwischenprodukte bei dieser Reaktion auftreten können [317], [318]. Zunächst wurde die Reaktion im Hinblick auf die Cycloaddition von Phenylacetylen und Iodethan optimiert (Schema 1 – Cycloaddition von Phenylacetylen und Iodethan) (siehe Abb. 5).

(Oben links) Schematische Darstellung des Aufbaus zur Integration des 3DP-Reaktors in das Durchflusssystem. (Oben rechts) Reaktionsumwandlungen, die während der Optimierung erzielt wurden. (Unten) Schema der Huisgen-Cycloaddition57 zwischen Phenylacetylen und Jodethan, das bei der Optimierung verwendet wurde, und Anzeige der optimierten Parameter.

Durch Manipulation der Verweilzeit des Reagenzes im katalytischen Abschnitt des Reaktors und genaue Überwachung der Reaktionstemperatur durch die direkt integrierte Thermoelementsonde war es möglich, die Reaktionsbedingungen bei minimalem Zeit- und Materialverbrauch schnell und genau zu optimieren. Es stellte sich schnell heraus, dass die höchsten Umwandlungsprozentsätze bei einer Verweilzeit von 15 Minuten und einer Reaktionstemperatur von 150 °C erreicht wurden. Anhand der Koeffizientendiagramme der MODDE-Software konnte festgestellt werden, dass sowohl die Verweilzeit als auch die Reaktionstemperaturen als signifikante Modellterme angesehen wurden. Die Ausführung eines integrierten Optimierungsprogramms mit diesen ausgewählten Begriffen generierte eine Reihe von Reaktionsbedingungen, die darauf abzielten, die Peakfläche des Produkts zu maximieren und gleichzeitig die Peakfläche des Ausgangsmaterials zu reduzieren. Diese Optimierung ergab einen Umsatz von 53 % für das Triazolprodukt, was genau den vom Modell vorhergesagten 54 % entspricht.

Basierend auf der Literatur, die darauf hindeutet, dass Kupfer(I)-oxid (Cu2O) in diesen Reaktionen als wirksame katalytische Spezies auf nullwertigen Kupferoberflächen wirken kann, wurde die Fähigkeit zur Voroxidation der Oberfläche des Reaktors vor der Durchführung der Reaktion im Durchfluss ermittelt untersucht70,71. Anschließend wurde die Reaktion zwischen Phenylacetylen und Jodethan noch einmal unter optimalen Bedingungen durchgeführt und die Ausbeuten verglichen. Es zeigte sich, dass dieses präparative Verfahren zu einem dramatischen Anstieg der Ausgangsmaterialumwandlung führte, die auf > 99 % berechnet wurde. Die Überwachung mittels HPLC zeigte jedoch, dass diese Umwandlung die überzogenen Reaktionszeiten deutlich auf bis zu etwa 90 Minuten reduzierte, wodurch sich die Aktivität einzupendeln schien und einen „stationären Zustand“ erreichte. Diese Beobachtung weist darauf hin, dass die katalytisch aktive Quelle aus Oberflächen-Cu-Oxid und nicht aus dem nullwertigen Cu-Substrat gewonnen wird. Cu-Metall wird bei Raumtemperatur leicht oxidiert und bildet nicht selbstschützende Schichten aus CuO und Cu2O. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, für die Co-Proportionierung eine sekundäre Cu(II)-Quelle hinzuzufügen71.

Ein großer Vorteil der Verwendung heterogener Katalysatorquellen wie fester Cu-Oberflächen ist die geringe Menge an ausgelaugtem Material, das aus dem Produkt entfernt werden muss, was erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt hat51,54. ICP-OES stellte fest, dass die durchschnittliche Cu-Konzentration, die in der resultierenden Reaktionsmischung gesammelt wurde, durchschnittlich 208 ppm betrug, mit einer Standardabweichung von 74 ppm. Dies entspricht 200 mg Kupfer, das pro Liter Reaktionslösung von der Reaktoroberfläche entfernt wird. Bei einem Reaktorinnenvolumen von 900 mm3 entspricht dies dem Abtrag einer sehr feinen Kupferschicht. Der Reaktor könnte daher möglicherweise Hunderte oder Tausende von Reaktionen katalysieren, bevor es zu einer erheblichen Verschlechterung kommt.

Die Gaschromatographie-Massenspektroskopie der resultierenden Reaktionsmischung zeigte, dass kein unerwünschtes Dialkin-Nebenprodukt vorhanden war, das sich durch die oxidative Kupplung von Alkinspezies bilden kann (das sogenannte Glaser-Produkt) (Abb. 6). Dieses Kopplungsprodukt entsteht ausschließlich in Gegenwart von Cu(II)-Ionen. Das Fehlen des Dialkins weist darauf hin, dass das in der katalytischen Kammer der Reaktion gebildete Kupferoxid nur als Cu2O vorliegt. Um außerdem festzustellen, wie dieses Kupfer von der Reaktoroberfläche freigesetzt wurde, wurde eine Lösung von Phenylacetylen in DMF unter den vorgeschriebenen Bedingungen durch den Reaktor geleitet. Die Folge war die Bildung des stark gefärbten Kupfer(I)-acetylids. Dieses Ergebnis deutete darauf hin, dass das terminale Acetylen im Reaktionsgemisch der DOE-Studie in der Lage war, sich mit Cu(I)-Molekülen auf der Reaktoroberfläche zu koordinieren und ein vorläufiges Reaktionszwischenprodukt zu bilden, wodurch Cu freigesetzt und für die Triazolbildung verfügbar gemacht wurde.

(Links) Verringerung der Aktivität von H2O2-behandelter Cu-Oberfläche72 mit der Zeit, die eine konstante Reduktionsrate bis etwa 90 Minuten zeigt. (rechts) Vergleich von Cu- und Al-Reaktoren, der die Abwesenheit von Ausgangsmaterial (5) im Cu-Reaktor und die Abwesenheit von zeigt Produkt (3) im Al-Reaktor.

Die Reaktion wurde in einem Aluminiumreaktor identischer Bauart und unter optimierten Reaktionsbedingungen wiederholt. Die HPLC-Analyse ergab, dass keine Reaktion stattfand, wenn die katalytische Kupferkammer im 3DP-Gerät fehlte (Abb. 7).

1,4-disubstituierte 1,2,3-Triazolverbindungen, synthetisiert unter Verwendung des ersten bekannten Falles eines per Ultraschall 3D gedruckten Strömungsreaktors. Die Umsätze (C) wurden über HPLC-Analyse bestimmt, während die Ausbeuten (Y) über isolierte Ausbeuteberechnungen bestimmt wurden.

Die Anwendung dieser Bedingungen auf den Bereich der Acetylen- und Alkylhalogenid-Derivate ermöglichte die Zusammenstellung einer kleinen Bibliothekssynthese. Unter den optimierten Bedingungen und im 3DP-Reaktor wurden innerhalb weniger Stunden insgesamt 12 Verbindungen hergestellt.

Dieser mit Kupfer funktionalisierte Reaktor wurde in einer Reihe von Reaktionen eingesetzt, die alle über eine Kupferionenspezies abliefen. Durch die chemische Behandlung der Reaktoroberfläche mit einem Oxidationsmittel konnte eine deutliche Umsatzsteigerung bei gleichzeitiger Verbesserung der Ausbeute und des Durchsatzes erzielt werden. Die Funktionalität des Reaktors wurde durch die Fähigkeit hervorgehoben, Cu(I)-vermittelte Huisgen-Cycloaddition, Castro-Stephens- und Ullmann-Kupplungen durch direkte Einbeziehung einer katalysierenden Schicht während des 3D-Druckprozesses durchzuführen und die Reaktionstemperatur in situ über integrierte Thermoelemente genau zu überwachen . Die Vielseitigkeit des UAM-Designs bedeutete, dass dieser Reaktor für ein kommerziell erhältliches System konzipiert und nahtlos integriert wurde, sodass ein großer Bereich präziser Temperaturen zur Reaktionsoptimierung genutzt werden konnte. Dadurch war es möglich, eine Testreaktion schnell zu optimieren und trotz der Bildung potenziell gefährlicher Azid-Zwischenprodukte auf sichere und effiziente Weise eine kleine Bibliothek von Triazolverbindungen zu bilden.

Da es sich beim UAM-Prozess um einen Schicht-für-Schicht-Prozess handelt, besteht in weiteren Arbeiten die Möglichkeit, Thermoelemente an verschiedenen Punkten entlang des Flüssigkeitspfads und an verschiedenen Punkten in der Z-Achse der Komponente einzubetten. Dies würde ein genaues Verständnis der Temperaturentwicklung der Reaktion im System ermöglichen und die Überwachung der Wärmeableitung in mehrere Richtungen rund um die Kanäle ermöglichen. Aufgrund der anisotropen Materialeigenschaften, die durch die unterschiedliche Materialstruktur verursacht werden, besteht möglicherweise ein spezifisches Wärmeverteilungsmuster, das auf den unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten der Cu-110- und Al6061 O-Materialien basiert. Dieser potenzielle Unterschied im Wärmeprofil könnte auch durch die Schaffung eines Geräts mit mehreren Thermoelementen, die an verschiedenen Stellen in der Struktur positioniert sind, weiter untersucht werden. Die Fähigkeit, Sensoren in metallische Strukturen einzubetten, ist eine Schlüsseleigenschaft von UAM, die in diesem Anwendungsbereich von großem Nutzen ist.

Die umfangreiche Palette an Materialien, die für die Herstellung dieser Geräte über UAM verwendet werden können, bietet Raum für weitere Nutzung. Hochchemikalienbeständige Materialien wie Inconel, Edelstahl und Titan wurden alle erfolgreich in UAM eingesetzt (Ref.). Andere Materialien wie Eisen, Ruthenium, Nickel und Palladium können potenziell durch Ultraschallschweißen verarbeitet werden73,74,75. Wenn sie Reaktionen in ihrer nativen Metallform katalysieren oder durch zusätzliche Oberflächenmodifizierung gebildet werden können, könnten sie zur Bildung verschiedener katalytischer Reaktoren verwendet werden.

Während die Vorzüge von Flow-Chemie-Geräten gut dokumentiert sind, besteht ein kontinuierlicher Wunsch, Analysetools zur Online-Prozessüberwachung in diese Systeme zu integrieren66,67. Die Möglichkeit, eine Inline-Reaktionsüberwachung durchzuführen, macht die Durchflusschemie zu einem leistungsstarken Laborwerkzeug für Reaktions- und Kinetikstudien. Die monolithische Integration von analytischen Sensorgeräten wie Thermoelementen und optischen Fasern direkt in den interlaminaren Bereich zukünftiger UAM-Geräte kann eine echte Online-Analyse des Reaktionsgemisches ermöglichen. Neben der schnellen Datenerfassung kann die Online-Reaktionsüberwachung die Durchführung komplexer Analysen vereinfachen und eine schnellere und zuverlässigere Prozessoptimierung ermöglichen.

In dieser Studie hat ein katalytischer Cu/Al-Mikroreaktor mit integrierter In-situ-Temperaturüberwachung die Designfreiheiten der additiven Fertigung ausgenutzt und die einzigartigen Fähigkeiten der Ultraschall-Additiv-Fertigungstechnik (UAM) erfolgreich entworfen, hergestellt und genutzt. Mehrere Cu-katalysierte Reaktionen unter verschiedenen Reaktionsbedingungen wurden erfolgreich durchgeführt, was die Funktionalität und Vielseitigkeit dieser Geräte demonstrierte. Die Kombination aus größeren Designfreiheiten, einzigartigen Materialkombinationen und eingebetteten Sensoren zeigt die neuen Möglichkeiten, die sich für die chemische Verarbeitung durch die Nutzung des sich schnell entwickelnden Bereichs der AM ergeben.

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Diese Arbeit wurde vom Engineering and Physical Science Research Council (EPSRC) über das Center for Innovative Manufacturing in Additive Manufacturing (EP/I033335/2) unterstützt. Wir möchten uns auch bei Mark Norfolk und Hilary Johnson von Fabrisonic LLC für ihre freundliche Unterstützung während dieser Arbeit bedanken. Die in diesem Artikel enthaltenen experimentellen Arbeiten wurden an der Loughborough University, Großbritannien, durchgeführt.

Open-Access-Finanzierung durch die Universität Halmstad.

Fakultät für Maschinenbau, Elektrotechnik und Fertigungstechnik, Loughborough University, Loughborough, Großbritannien

T. Monaghan

School of Chemical and Bioprocess Engineering, University College Dublin, Dublin, Irland

MJ Harding

Fachbereich Chemie, Loughborough University, Loughborough, Großbritannien

SDR Christie

School of Mechanical Engineering, University of Leeds, Leeds, Großbritannien

RA Harris

Fakultät für Informationstechnologie, Universität Halmstad, Halmstad, Schweden

RJ Friel

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TM konzipierte das Werk und verfasste gemeinsam den Haupttext und SI; Sie führten auch experimentelle Arbeiten durch und analysierten die Ergebnisse. MJ konzipierte das Werk und verfasste gemeinsam den Haupttext und SI; Sie führten auch experimentelle Arbeiten durch und analysierten die Ergebnisse. SDR konzipierte die Arbeit, überprüfte den Text, beschaffte Fördermittel und überwachte die experimentelle Arbeit. RA konzipierte die Arbeit, überprüfte den Text, beschaffte Fördermittel und überwachte die experimentelle Arbeit. RF konzipierte die Arbeit und verfasste gemeinsam den Haupttext und SI und war der Hauptbetreuer.

Korrespondenz mit RJ Friel.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Monaghan, T., Harding, MJ, Christie, SDR et al. Komplementäre Katalyse und Analyse in additiv gefertigten Festkörper-Mikroströmungsreaktoren aus Metall. Sci Rep 12, 5121 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-09044-9

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Eingegangen: 02. September 2021

Angenommen: 16. März 2022

Veröffentlicht: 24. März 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-09044-9

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