研究人员开发低成本3D打印偏光仪用于教学
时间:2020-04-21 10:41 来源:中国3D打印网 作者:中国3D打印网 点击:次
| 中国3D打印网4月21日讯，科学和技术课程，尤其是大学一级的科学和技术课程，通常需要专门的设备，这些设备可能昂贵且使学生难以掌握。这是3D打印可以提供帮助的地方，它提供了一种低成本的技术学习工具组件制造方法。来自Jagiellonian大学的PawełBernard和来自印第安纳大学的James
Mendez在他们的论文中证明了这一点，详细介绍了用于化学课的3D打印旋光仪的设计和构造。 3D打印低成本旋光仪 偏振计用于测量偏振光通过光学活性物质或化学物质后的旋转角度。它通常包括一个用于容纳物质的样品室，一个单色光源和两个偏振滤光片-一个在样品之前，另一个在样品之后。第二个滤镜是可旋转的，一旦第二个滤镜穿过样品，用户便可以将其调整为旋转后的角度，直到再次允许最大量的光通过为止。 “输入”角和“输出”角之间的差是光由于通过旋光性物质而旋转的程度。  旋光仪如何工作。图片来自PawełBernard和James Mendez。 两人的3D打印旋光仪使用了基本的LED光源和检测器，并安装在完全3D打印的主体中。 PLA主体可以使用可溶性PVA支架“在合理的时间内进行3D打印”，并且灯丝和电子设备价格低廉且容易获得。该设计还非常直观，因此不需要专业人士来正确组装旋光仪-只需在机身的任一端插入两个偏振滤光片即可。可以使用试管将化学样品保持在旋光仪中，并且可以使用由4.5V，5V或9V电池供电的低IR辐射敏感度光电二极管来观察或精确测量输出光的亮度。  不同的旋转角度导致偏振光的亮度不同。照片来自PawełBernard和James Mendez。 测试旋光仪 研究人员对65位高中化学专业学生进行了偏振计测试。学生们以小组的形式，使用3D打印仪器对纯液体和水溶液进行了轻量的测量。普遍的共识是旋光仪操作简便，快捷，在一分钟内即可完成样品的替换和测量。然而，由于设备在两个方向上的读数均相同，因此确实需要告知学生仅在一个方向上旋转盖以准确测量旋转角度。例如，旋转90°将导致与270°相同的亮度读数。 在第二项试验中，研究人员让16位化学专业的大学生成对工作，以从零开始组装旋光仪。这些学生以前没有测量设备组装的经验，但是得到了详细的指导。通过一个包括3D打印体和一组面包板的综合工具包，学生设法在不到一个小时的时间内构造了旋光仪，从而验证了设计在课堂上的可访问性。  低成本3D打印旋光仪。图片和照片来自PawełBernard和James Mendez。 中国3D打印网点评：3D打印肯定会在教室中使用，而旋光仪并不是使用增材制造技术生产的唯一教育工具。奥克兰大学新敏捷研究小组的工程师最近发表了一篇学术论文，详细介绍了部分3D打印的机器人飞艇的设计和建造。低成本的开放源代码设计将在室内用于教育和研究目的。在英国的其他地方，CREATE教育项目正在与罗尔斯·罗伊斯公司合作，将3D打印教育带到英国的教室。
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