大规模生产纳米材料和精细材料一直是企业的难题。因此，为了解决这个问题，美国能源部(DOE)阿贡国家实验室(Argonne National laboratore)最近投资了新的能力。阿贡国家实验室是化学过程大规模研究最先进材料领域的知名领导者。
阿贡连续流反应器可以显著提高先进材料制造的一致性和效率。(图片来源:Argonne国家实验室)
该技术被称为连续流反应器(CFR)，可以显著提高用于许多不同应用的材料的生产效率和一致性。
在目前的精细材料生产环境中，化工生产企业主要依靠批量反应过程，在容器中生产工业化学品，并将其加热到预定的温度。过程结束后，反应需要停止，清空容器，补充前体。然而，这一步骤涉及大量的启动和停止，这些启动和停止不仅效率低下，而且是劳动密集型的，而且还可能导致批次之间的不一致，这在生产环境中并不令人满意。
另一方面，通过CFR处理可以完全消除批与批之间的不一致性。相同的工艺参数用于在同一反应器中连续生产该材料。此外，不需要停止清空反应容器并重新充电。生产的物料数量取决于连续过程运行的时间和流速，而不是取决于批次的数量和容器的大小。
CFR项目位于芝加哥城外阿贡国家实验室的材料工程研究中心(MERF)。在MERF，研究人员可以应用Argonne的CFR功能，以中试规模前大约100克单一材料的速度创建样本。根据Pupek的说法，该团队将能够为高效定制的微流控板生成规范，这些微流控板适用于特定的化学反应。这些定制的微流控反应器可用于大多数商用CFR系统。人们还相信，该项目将在argonne设计的系统的帮助下开发高度定制的流程，这些系统目前还不能用于商业。
阿贡拥有世界一流的现场表征、诊断、放大技术、计算机建模以及化学和材料科学方面的专业知识。总的来说，这些能力使MERF能够在过程研究和工程开发方面寻找在其他环境中可能无法实现的进展，这些进展是实验室制造科学和工程计划背后的主要力量。
尽管CFR设施位于美国其他地区，但Argonne是美国首批提供详细的现场和操作并行特性描述、优化能力和模拟建模以支持流程创新的机构之一。其中一个细节是Pupek与计算机科学家合作，设计新的算法来改进通过CFR技术合成的材料的优化。
Argonne致力于开发复杂的制造材料，例如具有先进性能的材料，以及开发更节能的制造工艺。CFR研究的部分资金来自近100万美元的实验室指导的研究和开发基金，用于制造科学和工程。
美国能源部、能源效率和可再生能源办公室、车辆技术办公室和Argonne实验室指导的研究和开发资助项目资助了Argonne连续流反应器研究项目和设施的开发。
——文章发布于2018年11月19日
