博世联手巴斯夫研制出首款3D打印陶瓷微反应器

2022年7月4日，南极熊获悉，全球领先的技术与服务供应商博世与卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）以及化工企业巴斯夫（BASF）成功研制出有史以来首款由先进陶瓷制成的3D打印微反应器。

△首次亮相的3D打印陶瓷反应器

近年来，随着微细加工技术的飞速发展，微反应器已广泛应用于有机合成 、聚合反应、纳米材料制备 等领域。微反应器中亚毫米级的流体通道有较高的比表面积，可显著增强反应的传热和传质效应，降低反应条件，大大缩短了反应时间，提高产物收率和转化率。

随着微反应器的快速发展和广泛应用，微加工技术中常用的材料，如金属、有机聚合物、玻璃和单晶硅等已经无法满足一些特殊反应的需求。陶瓷材料因具有较高的化学稳定性和热稳定性，在高温、高机械强度和重腐蚀等苛刻环境下，具有比金属等传统材料更优越的性能。陶瓷材料制备的微反应器不仅具备微化工技术的优点，还便于催化剂的负载和实现气液固三相反应。其中，陶瓷基微反应器的制备工艺中微结构的成型是核心，然而陶瓷材料脆性较大难以进行机械加工，较强的耐腐蚀性导致刻蚀困难，其固有的特性使这些常规的微成型和微图案加工技术难以直接应用，而且使用传统模压等方式制备陶瓷基微反应器工艺复杂、模具价格高、成型率低。此外，陶瓷基微反应器还存密封强度差、元件之间连接困难等问题。

3D打印技术（又称增材制造）的出现突破了传统制造技术的约束，为实现复杂结构件制造提供了一种可能。相对于传统的减材、等材制造方式，增材制造技术具有不增加成本，无需模具，就可制备出异形产品的特点。其最大的优势是能制备出传统加工方式无法制备的复杂结构，实现材料的结构化设计，从而高效实现材料与结构的一体化、结构与功能的一体化。

△陶瓷微反应器的横截面

将3D打印技术应用到先进陶瓷的生产中，可制备复杂结构陶瓷零件，非常适合内部结构异常复杂的微反应器的生产。位于德国南部的博世初创公司博世先进陶瓷销售经理Klaus Prosiegel表示，“3D陶瓷打印技术实现了微反应器所需的优异性能。”

参考阅读：

[1]博世资讯
[2] 刘润阳等.陶瓷基微反应器制备的研究进展