美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的研究人员已经3d打印出了一种全液体设备，只需点击一个按钮，就可以根据需要重复重新配置，以满足广泛的应用——从制造电池材料到筛选候选药物。

“我们所展示的是了不起的。我们的3d打印设备可以按需编程进行多步骤、复杂的化学反应。布雷特·赫尔姆斯他是伯克利实验室的专职科学家材料科学部门及分子铸造(http://foundry.lbl.gov/)，他领导了这项研究。“更令人惊讶的是，这个多功能平台可以重新配置，有效和精确地结合分子，形成非常特定的产品，如有机电池材料。”

该研究结果发表在该杂志上自然通讯这是伯克利实验室用3D打印机制造全液体材料的一系列实验中的最新成果。

去年，赫尔姆斯和马萨诸塞大学阿默斯特分校的访问研究员托马斯·拉塞尔共同撰写的一项研究面向结构化液体程序的自适应界面组件他开创了一种新技术，可以在另一种液体中打印各种液体结构——从液滴到旋转的液体螺纹。

赫尔姆斯说:“在那次成功的演示之后，我们一群人聚在一起，就如何使用液体打印来制造一个有效的设备进行头脑风暴。”“然后我们想到:如果我们可以在确定的通道中打印液体，并在其中流动内容，而不破坏它们，那么我们就可以在广泛的应用中制造有用的流体设备，从新型的小型化学实验室到电池和电子设备。”

为了制造这种3d打印流控装置，伯克利实验室材料科学部的博士后研究员冯文倩(音)设计了一种特殊的有图案的玻璃基板。当两种液体——一种含有纳米级粘土颗粒，另一种含有聚合物颗粒——被打印到衬底上时，它们会在两种液体的界面处聚集在一起，在几毫秒内形成直径约1毫米的非常薄的通道或管。

一旦通道形成，催化剂就可以放置在装置的不同通道中。然后，用户可以3d打印通道之间的桥梁，将它们连接起来，使流经通道的化学物质以特定的顺序与催化剂相遇，引发一连串化学反应，生成特定的化合物。当由计算机控制时，这个复杂的过程可以自动化，“执行与催化剂放置有关的任务，在设备中建立液体桥，并运行生成分子所需的反应序列，”Russell说。

该多任务装置还可以编程，使其功能像一个人工循环系统，分离流经通道的分子，自动去除不需要的副产物，同时继续打印特定催化剂的桥序列，并执行化学合成步骤。

赫尔姆斯解释说:“这些设备的形式和功能只受限于研究人员的想象力。”“自主合成是化学和材料界的一个新兴兴趣领域，我们的全液流化学3d打印设备技术有助于在建立该领域中发挥重要作用。”

拉塞尔补充说:“伯克利实验室的材料科学和化学专业知识的结合，以及世界各地的研究人员可以使用的世界级用户设施，以及吸引到实验室的年轻人才是独一无二的。我们不可能在其他地方开发这个项目。”

研究人员下一步计划用导电纳米粒子给装置的壁通电，以扩展可探索的反应类型。赫尔姆斯说:“用我们的技术，我们认为制造全液体电路、燃料电池甚至电池都是可能的。”“对于我们的团队来说，以一种用户友好和用户可编程的方式将流体学和流动化学结合起来真的很令人兴奋。”

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