Single-step fabrication of electrochemical flow cells utilizing multi-material 3D printing

O’Neil, Glen D.; Ahmed, Shakir S.; Halloran, Kevin T.; Janusz, J.; Rodriguez, Alexandra L.; Rodríguez, Irina Terrero

doi:10.1016/j.elecom.2018.12.006

Cited by 125 publications

(88 citation statements)

References 51 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…These include electrochemical pretreatments, [40] [55] mechanical polishing, [47] chemical activation, [43] and modification with nanoparticles or films. [39] Of particular interest for the application here is the use of thin films -particularly bismuth -that form alloys with heavy metals and improve the response of sensors towards heavy metals in ASV. [14,56] We prepared ex situ microstructured Bi using electrodeposition from a solution containing 2 mM Bi(NO3)3 and 0.1 M HCl.…”

Section: Asv On Bi-modified Graphene/plamentioning

confidence: 99%

“…Another advantage of FDM is that devices incorporating fluid handling and sensing elements can be fabricated in a single step using multi-material printing. [37][38][39] FDM printed electrochemical sensors employing graphene/PLA have been used to detect neurotransmitters, [40] [41] pharmaceuticals, [42] explosives, [43] and heavy metals. [44][45][46][47] In spite of a significant amount of attention, 3D printed sensors for quantifying heavy metals have are not able to quantify metals at the required concentration limits.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Trace Analysis of Heavy Metals (Cd, Pb, Hg) Using 3D Printed graphene/PLA Composite Electrodes

Walters¹,

Ahmed²,

Rodríguez³

et al. 2019

Preprint

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Here we investigate the use of 3D printed graphene/PLA electrodes for quantifying trace amounts of Hg, Pb, and Cd. We prepared cylindrical electrodes by sealing a 600 µm diameter graphene/PLA filament in a pipette tip filled with epoxy. We characterized the electrodes using scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, and cyclic voltammetry in ferrocene methanol. The physical characterization showed a significant amount of disorder in the carbon structure and the electrochemical characterization showed quasi-reversible behavior without any electrode pretreatment. We then used unmodified graphene/PLA electrode to quantify Hg, and Pb and Cd in 0.01 M HCl and 0.1 M acetate buffer using square wave anodic stripping voltammetry. We were able to quantify Hg with a limit of detection (LOD) of 6.1 nM (1.2 ppb), but Pb and Cd did not present measurable peaks at concentrations below ~400 nM. We improved the LODs for Pb and Cd by depositing Bi microparticles on the graphene/PLA and, after optimization, achieved clear stripping peaks at the 20 nM level for both ions (4.1 and 2.2 ppb for Pb2+ and Cd2+, respectively). The results obtained for all three metals allowed quantification below the EPA action limits in drinking water.

show abstract

Section: Asv On Bi-modified Graphene/plamentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Trace Analysis of Heavy Metals (Cd, Pb, Hg) Using 3D Printed graphene/PLA Composite Electrodes

Walters¹,

Ahmed²,

Rodríguez³

et al. 2019

Preprint

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…9,14,15 Com preços acessíveis da ordem dos R$ 3.000,00, facilidade de operação e as possibilidades virtualmente ilimitadas de desenvolvimento de materiais customizáveis para atender as mais variadas necessidades, as impressoras 3D baseadas no método FDM têm sido a escolha preferencial de pesquisadores de diversas áreas, em especial nas relacionadas à eletroquímica. 4,11,[14][15][16][17] Isto se deve em grande parte ao fato de que filamentos condutores de compósitos PLA/grafeno para impressão 3D são de ampla comercialização atualmente. As aplicações desse material variam desde a criação de estruturas para a geração e o armazenamento de energia (eletrodos para baterias de íon-lítio, 18 supercapacitores de estado sólido, 16,19 eletrodos poliméricos para evolução de H 2 e O 2 ) 20,21 até o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos vestíveis 14,16,19,22 e de sensores, 23,24 cujas sensibilidades têm sido enormemente melhoradas em decorrência do desenvolvimento de metodologias para ativar eletroquimicamente a superfície dos eletrodos poliméricos.…”

Section: Introductionunclassified

“…4,11,[14][15][16][17] Isto se deve em grande parte ao fato de que filamentos condutores de compósitos PLA/grafeno para impressão 3D são de ampla comercialização atualmente. As aplicações desse material variam desde a criação de estruturas para a geração e o armazenamento de energia (eletrodos para baterias de íon-lítio, 18 supercapacitores de estado sólido, 16,19 eletrodos poliméricos para evolução de H 2 e O 2 ) 20,21 até o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos vestíveis 14,16,19,22 e de sensores, 23,24 cujas sensibilidades têm sido enormemente melhoradas em decorrência do desenvolvimento de metodologias para ativar eletroquimicamente a superfície dos eletrodos poliméricos. 4,11,17,[25][26][27] Com o surgimento de extrusoras portáteis e de custo acessível, a confecção de filamentos de outros tipos de polímeros vem se tornando popular e atrativa para uso em química.…”

Section: Introductionunclassified

“…[10][11][12][13] Neste, o filamento de um ou mais termoplásticos (tais como o poliácido lático -PLA e o poli acrilonitrilabutadieno estireno -ABS) é aquecido através de um bico metálico até um estado semifundido e então extrudado sobre uma superfície mais fria com o intuito de formar as camadas do objeto que se quer imprimir. 9,14,15 Com preços acessíveis da ordem dos R$ 3.000,00, facilidade de operação e as possibilidades virtualmente ilimitadas de desenvolvimento de materiais customizáveis para atender as mais variadas necessidades, as impressoras 3D baseadas no método FDM têm sido a escolha preferencial de pesquisadores de diversas áreas, em especial nas relacionadas à eletroquímica. 4,11,[14][15][16][17] Isto se deve em grande parte ao fato de que filamentos condutores de compósitos PLA/grafeno para impressão 3D são de ampla comercialização atualmente.…”

unclassified

See 1 more Smart Citation

Construção De Equipamento De Baixo Custo Para Enrolar Filamentos De Impressoras 3d

et al. 2020

View full text Add to dashboard Cite

publicado na web em 12/03/2020 CONSTRUCTION OF A LOW-COST FILAMENT WINDER FOR 3D PRINTERS. The increase in demand for both fast and inexpensive prototyping of objects, with a certain degree of resilience and durability, is the main reason why 3D printing has become part of the concept of industry 4.0 and it is omnipresent in research facilities and industries around the world. In this work, we describe step-by-step the construction process of a filament winder that can be adapted for many commercially available bench-size polymer extruders. The electronic circuit used to regulate the winding rate, and therefore the thickness of the filament, is completely based on simple open-code microcontrollers such as Arduino Uno. Finally, it is showed that using this system it is possible to obtain printable ABS filaments with a wide range of thicknesses and a margin of error of around 5%. Keywords: 3D printer; lab-made filament spooler; acrylonitrile butadiene styrene (ABS). INTRODUÇÃOA indústria e o meio acadêmico estão passando por uma mudança de paradigmas em um ritmo não visto desde a metade do século XX. Trata-se da chamada indústria 4.0 (nomeada assim em analogia às numerações dadas para novas versões de produtos eletrônicos), ou à quarta revolução industrial, que se baseia em cinco pontos centrais: curtos períodos de desenvolvimento de um produto (ideias e conceitos entram nesta definição), demanda individualizada, flexibilidade no processo de desenvolvimento, descentralização e uso eficiente dos recursos. [1][2][3] Dentre as estratégias utilizadas para produção de objetos tridimensionais podem ser destacadas a manufatura subtrativa e a aditiva. Os chamados métodos de manufatura subtrativos se propõem a esculpir objetos através da remoção de porções de um bloco da matéria prima de interesse (madeira, polímero ou metal, por exemplo) através de processos de retificação, torneamento ou (eletro)corrosão. Tais métodos, entretanto, têm se mostrado incapazes de atender às necessidades atuais e produzem uma grande quantidade de resíduos. Para atender essa nova demanda, os métodos aditivos têm crescido de maneira constante e vêm se consolidando dentro da indústria de transformação. Nesse caso, peças poliméricas podem ser injetadas em moldes ou objetos metálicos podem ser obtidos através de processos de conformação mecânica. [4][5][6] Dentre os métodos aditivos, a impressão 3D é sem dúvidas o mais versátil e amplamente difundido dentro do conceito de indústria 4.0. Ela opera convertendo um modelo virtual de um objeto tridimensional através de uma coleção de cortes transversais 2D do mesmo. 7,8 As camadas bidimensionais são então impressas uma a uma e empilhadas de forma a gerar o objeto real. 9 A depender do material utilizado e do mecanismo de operação em que se baseia tal técnica pode ser classificada em um de quatro grandes grupos, são eles: foto-polimerização de resina, impressão de metal através de fusão de partículas, laminação e extrusão polimérica (mais difundida atualmente). 7 O método FDM (acrônimo em inglês para "fu...

show abstract

Additively Manufactured Electrochemical Sensors and Biosensors

Kumari¹,

Reddy²,

Theerthagiri³

et al. 2022

Nanotechnology‐Based Additive Manufacturing

View full text Add to dashboard Cite

Single-step fabrication of electrochemical flow cells utilizing multi-material 3D printing

Cited by 125 publications

References 51 publications

Trace Analysis of Heavy Metals (Cd, Pb, Hg) Using 3D Printed graphene/PLA Composite Electrodes

Trace Analysis of Heavy Metals (Cd, Pb, Hg) Using 3D Printed graphene/PLA Composite Electrodes

Construção De Equipamento De Baixo Custo Para Enrolar Filamentos De Impressoras 3d

Additively Manufactured Electrochemical Sensors and Biosensors

Contact Info

Product

Resources

About