在'利用Ninjaflex長(zhǎng)絲3D打印一種能產(chǎn)生液滴乳劑的微流控芯片'的論文中，來(lái)自阿肯色大學(xué)的羅伯特·安德魯斯為他的論文項(xiàng)目和論文打印了一種新穎的微流體系統(tǒng)。使用NinjaFlex長(zhǎng)絲，該過(guò)程以液滴乳劑和生物醫(yī)學(xué)（生物微機(jī)電系統(tǒng)）項(xiàng)目為中心。

液滴乳劑法
   該項(xiàng)目的另一個(gè)主要元素是開(kāi)發(fā)芯片實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)深入研究小型化（技術(shù)縮小到更小的環(huán)境中），具有以下優(yōu)點(diǎn)：
?減少必要的樣本量
?縮短實(shí)驗(yàn)室流程的反應(yīng)時(shí)間
?實(shí)驗(yàn)室流程的移動(dòng)性更強(qiáng)
     在芯片實(shí)驗(yàn)室方案中，規(guī)模大約為10-1000微米，但制造這種環(huán)境的許多常見(jiàn)工藝耗時(shí)且成本昂貴，這就是為什么3D打印是如此具有吸引力的小型化介質(zhì)的原因。安德魯斯指出需要合適的流體流動(dòng)，這種流體流動(dòng)發(fā)生在壓力梯度或柔性膜片上，并且必須沿微流體通道流動(dòng)?！案鶕?jù)隔膜的材料和厚度，需要不同的壓力和頻率才能達(dá)到一定的流速?！卑驳卖斔贡硎荆白鳛榕宰?，這些隔膜既可用于改變微通道的寬度，或在壓力超過(guò)某一臨界值時(shí)用作止回閥（足以使隔膜的位移等于微流體通道的直徑）。”

  在他的論文項(xiàng)目中，安德魯斯在設(shè)計(jì)微芯片的同時(shí)，也在研究打印工藝的局限性。微流體液滴分離器將在一系列應(yīng)用中發(fā)揮作用，包括血液監(jiān)測(cè)（用于凝塊）、食品安全化學(xué)檢測(cè)以及在藥物中發(fā)現(xiàn)新藥物。作者還指出，與更傳統(tǒng)的方法相比，使用NinjaFlex長(zhǎng)絲創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)是多么有益?！癗injaFlex長(zhǎng)絲而不是ABS中的3D打印對(duì)于生成微流體系統(tǒng)的特定應(yīng)用具有一個(gè)固有的優(yōu)勢(shì)。NinjaFlex長(zhǎng)絲的楊氏模量為12 MPa，而ABS的楊氏模量為2.05 GPa。這導(dǎo)致ABS的剛度大約是NinjaFlex的170倍?！卑驳卖斔箤?xiě)道。
     “這種剛度降低有利于微流體系統(tǒng)的制造，因?yàn)檫@些系統(tǒng)可能需要執(zhí)行器來(lái)彎曲，以產(chǎn)生流體流動(dòng)。在Ninjaflex中產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)所需的壓力要比在幾何相似的ABS樣品中產(chǎn)生相同的偏轉(zhuǎn)所需的壓力小得多?！蓖ㄟ^(guò)“反復(fù)試驗(yàn)”，安德魯斯能夠找到制造芯片的最佳打印參數(shù)。還有一些關(guān)于芯片設(shè)計(jì)的擔(dān)心，關(guān)于主要的堵塞缺陷，第一次打印有點(diǎn)粗糙，包括：
?打印質(zhì)量失真
?出口堵塞
?芯片太厚
?微通道或隔膜不可見(jiàn)
    “就3D打印機(jī)本身而言，人們注意到在這種擠出機(jī)溫度下經(jīng)常發(fā)生堵塞。”作者表示， “因此，溫度升高到250攝氏度。在擠出機(jī)溫度下，發(fā)生堵塞的頻率要低得多。關(guān)于下一次迭代中的設(shè)計(jì)更改，芯片頂部在零件文件中移除，使通道可以從上面看到。微芯片的頂部不是由Ninjaflex構(gòu)成，而是由玻璃芯片覆蓋?！?br />       Angled Junction Version 3芯片是第一個(gè)用于液滴乳化的芯片，因?yàn)橛镁G色食品染料著色的水被過(guò)濾以確保通道沒(méi)有被堵塞。微通道變綠了，但安德魯斯指出長(zhǎng)絲和玻璃之間的粘合不是很好。水從芯片中泄漏出來(lái)，最終從基板上分離出來(lái)。

微芯片首次打印的底視圖

在繼續(xù)精煉之后，安德魯斯能夠降低流量，同時(shí)油側(cè)壓力保持相同的水平。隨后，每隔一段時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生“大小一致”的液滴。

左側(cè)油滴形成的油側(cè)壓力為2.5磅/平方英寸，水流速為25微升/分鐘。

     “微芯片的最終設(shè)計(jì)有多種改進(jìn)方法。首先，可以減小通道的直徑以減小液滴的尺寸。但是，通道不能太小以致于被阻塞。而且，隔膜可以在出口通道的任一側(cè)上實(shí)施。通過(guò)驅(qū)動(dòng)這些隔膜，可以改變微通道尺寸，從而精確地控制液滴的尺寸。芯片可以做得更厚，以使管接頭有更多的表面可以抓住?！卑驳卖斔箍偨Y(jié)道?！皩?shí)驗(yàn)的總體設(shè)計(jì)也可以改進(jìn)。與使用氮?dú)夤拮鳛閴毫υ聪啾龋褂米⑸浔每梢愿玫禺a(chǎn)生油流量。由于泵送油不需要太大的壓力，而氮?dú)夤薏粔蚓_，無(wú)法產(chǎn)生可靠且穩(wěn)定的油流量。”
     未來(lái)的研究和工業(yè)創(chuàng)新形式多種多樣，但可能與我們?cè)S多人想象的不同；例如，從小型化到流動(dòng)通道小型化到連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器，以及用于小型化和微流體的不同材料和工藝，小型化正變得越來(lái)越普遍。