ボッシュとBASFが共同で初の3Dプリントセラミックマイクロリアクターを開発

ボッシュとBASFが共同で初の3Dプリントセラミックマイクロリアクターを開発
2022年7月4日、アンタークティックベアは、世界をリードするテクノロジーとサービスのプロバイダーであるボッシュ、カールスルーエ工科大学(KIT)、化学会社BASFが、先進セラミックスで作られた史上初の3Dプリントマイクロリアクターの開発に成功したことを知りました。

△近年、3Dプリントセラミックリアクターが登場し、マイクロ加工技術の急速な発展に伴い、マイクロリアクターは有機合成、重合反応、ナノ材料の製造などの分野で広く使用されています。マイクロリアクター内のサブミリメートル規模の流体チャネルは比表面積が高く、反応の熱および質量移動効果を大幅に高め、反応条件を減らし、反応時間を大幅に短縮し、製品の収率と変換率を向上させることができます。


マイクロリアクターの急速な発展と広範な応用により、金属、有機ポリマー、ガラス、単結晶シリコンなど、マイクロ加工技術で一般的に使用される材料は、一部の特殊な反応のニーズを満たすことができなくなりました。セラミック材料は、化学的安定性と熱的安定性が高く、高温、高機械的強度、激しい腐食などの過酷な環境下でも金属などの従来の材料よりも優れた性能を発揮します。セラミック材料で作られたマイクロリアクターは、マイクロ化学技術の利点を備えているだけでなく、触媒の充填や気液固三相反応の実現も容易になります。その中で、微細構造の形成は、セラミックベースのマイクロリアクターの製造プロセスにおける核心です。しかし、セラミック材料は脆すぎて機械加工が難しく、耐腐食性が強いためエッチングが困難です。その固有の特性により、これらの従来のマイクロ成形およびマイクロパターニング技術を直接適用することは困難です。さらに、従来の成形などの方法を使用したセラミックベースのマイクロリアクターの製造は複雑で、金型の価格が高く、成形率が低いです。さらに、セラミックベースのマイクロリアクターには、密閉強度が弱かったり、部品の接続が困難であったりするなどの問題があります。

3D プリント技術 (積層造形とも呼ばれる) の出現により、従来の製造技術の制約が打ち破られ、複雑な構造部品の製造が可能になりました。従来の減法製法や等材料製法に比べ、積層造形技術はコスト増加がなく、金型なしで特殊形状の製品を製造できるという特徴があります。その最大の利点は、従来の加工方法では生産できない複雑な構造を生産し、材料の構造設計を実現し、材料と構造の融合、構造と機能の融合を効率的に実現できることです。

△セラミックマイクロリアクターの断面。先端セラミックの製造に3Dプリント技術を適用すると、複雑な構造のセラミック部品を製造でき、非常に複雑な内部構造を持つマイクロリアクターの製造に非常に適しています。 「3Dセラミック印刷技術は、マイクロリアクターに必要な優れた特性を実現します」と、南ドイツに拠点を置くボッシュの新興企業、ボッシュ・アドバンスト・セラミックスの営業マネージャー、クラウス・プロジーゲル氏は語った。

参考文献:

[1] ボッシュ情報
[2] Liu Runyangら「セラミックスベースのマイクロリアクターの製造における研究の進歩」

セラミックリアクター、ボッシュ、BASF、先進セラミックス

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