إعداد موائع جزيئية للمحركات الاستومر البلورية السائلة

الهدف العام من هذا التخليق الموائع الدقيقة هو إنشاء مفاعل ميكروفيليدي قائم على الشعيرات الدموية ، والذي يتيح الإنتاج القابل للتكرار لعدد كبير من الجسيمات الدقيقة المطاط الصناعي البلوري السائل ذات خصائص التشغيل الحراري الممتازة. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال إنتاج المشغل الدقيق LCE ، مثل كيفية معالجة المونومرات البلورية السائلة إلى جزيئات دقيقة تعمل حراريا عبر مفاعلات الموائع الدقيقة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن الوصول إلى إنتاج الجسيمات السريع وكذلك أشكال الجسيمات المختلفة والأحجام وأنماط التشغيل عن طريق ضبط إعداد الموائع الدقيقة الأساسي.

أولا ، قم بتجهيز طبق حمام مائي زجاجي بحاجزان. بعد ذلك ، اخترق بالحاجز بخرز لإنشاء ثقب لوضع أنبوب بقطر خارجي 1/16 بوصة. بعد ذلك ، قم بإرفاق تركيبات وطويق مقابل لأنبوب القطر الخارجي 1/16 بوصة بنهاية أنبوب PTFE.

ثم قم بلصق طرف الشعيرات الدموية المصنوعة من السيليكا المطلية بمادة البولي أميد فيه. بعد ذلك ، قم بربط أنبوب PTFE بأحد الأذرع المتعارضة لتقاطع بولي إيثر كيتون T لأنبوب القطر الخارجي 1/16 بوصة المثبت على طاولة معدنية صغيرة. بعد ذلك ، قم بإرفاق الطويق المناسب والمقابل بنهاية أنبوب PTFE الثاني.

ثم ، قم بربط الأنبوب بالذراع الجانبي للتقاطع T. بعد ذلك ، أدخل أنبوب PTFE الثالث من خلال أحد الحواجز. قم بقص أنبوب PTFE الثالث للوصول إلى مضخة حقنة ثانية خارج الحمام المائي ونهاية الأنبوب 1.1 داخل الحمام المائي.

بعد ذلك ، قم بإرفاق اثنين من أقفال Luer الأنثوية لأنبوب القطر الخارجي 1/16 بوصة. بعد ذلك ، أدخل الأنبوب من خلال الحاجز الثاني. ثم قم بتجميع أنبوب PTFE الرابع بتركيب وطويق.

بعد تجميع أنبوب PTFE ، قم بتوصيل الأنبوب 1.4 بالذراع المتبقي من الوصلة T عن طريق تحريكه بعناية فوق الشعيرات الدموية. بعد ذلك ، انقل الحمام المائي على طبق ساخن. بعد ذلك ، قم بتثبيت الأنبوب 1.4 أعلى لوحة التسخين الدقيقة باستخدام شريط لاصق.

قم أيضا بتوصيل قارورة زجاجية سعة 5 مل بنهاية الأنبوب. الآن ، قم بتوصيل نهاية الأنابيب 1.2 و 1.3 بالمحاقن المملوءة بالزيت الهيدروليكي والطور المستمر ، وكلاهما يعمل بواسطة مضخات الحقنة. بعد ذلك ، قم بتثبيت المجهر المجسم وقم بتركيب مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

أضف 200 مجم من الأكريليت البلوري السائل وكواشفين آخرين في قارورة. ثم قم بإذابة الخليط في 1 مل من ديكولوروميثان. بعد ذلك ، استخدم الفراغ عند 40 درجة مئوية لإزالة المذيب تماما وإذابة المادة الصلبة المتبقية عند 110 درجة مئوية في حمام الزيت.

بعد ذلك ، قم بإعداد حقنة بموصل قفل Luer من الشوكة إلى الأنثى لأنابيب قطرها الداخلي 3/32 بوصة. قم بتوصيل المحقنة وأنبوب PTFE الخامس من خلال أنبوب توصيل. استخدم المحقنة لجمع خليط المونومر في الأنبوب.

استخدم اثنين من أقفال Luer الذكور لأنبوب بقطر خارجي 1/8 بوصة وقم بتوصيل كلا الأقفال بنهايات الأنبوب 1.5 الذي يحتوي على خليط المونومر. في وقت لاحق ، قم بإرفاق طرفي الأنبوب 1.5 بأقفال Luer الأنثوية بنهاية الأنبوبين 1.1 و 1.3. ثم املأ الحمام المائي واضبط درجة حرارته على 90 درجة مئوية ودرجة حرارة لوحة التسخين الدقيقة إلى 65 درجة مئوية.

بمجرد ذوبان خليط المونومر ، اضبط معدل تدفق المرحلة المستمرة على قيمة تتراوح بين 1.5 و 2.0 مل في الساعة. ومعدل تدفق مرحلة المونومر إلى قيمة معقولة. بعد ذلك ، قم بتوسيط الشعيرات الدموية داخل الأنبوب وقم بتشغيل ضوء الأشعة فوق البنفسجية عندما تبدأ قطرات ذات حجم مماثل في التكون.

اجمع أجزاء الجسيمات المبلمرة في القارورة الزجاجية سعة 5 مل المرفقة في نهاية الأنبوب 1.4. ابحث عن تغيير في اللون وتكوين الجسيمات تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية. بعد ذلك ، من أجل تركيب إعداد Janus ، قم بتجهيز طبق حمام مائي زجاجي بقطر 190 ملم بحاجزان.

اثقب الحاجز بمخرز لإنشاء ثقب لوضع أنبوب بقطر خارجي 1/16 بوصة. بعد ذلك ، أدخل شعيرتين شعيريين من السيليكا المبطنة بمتوازي في غلاف الأنبوب. استخدم Super Glue لإغلاق الغلاف.

دع الشعيرات الدموية القصيرة تمتد حوالي ثلاثة ملليمترات من جانب واحد من الأكمام. ثم قم بإرفاق تركيب وطويق على طرفي غلاف الأنبوب. بعد ذلك ، قم بربط الغلاف بأحد الأذرع المتعارضة لكل تقاطعات T لتوصيل تقاطعي T.

قم بتركيب كلا التقاطعين على شكل حرف T على طاولة معدنية صغيرة. قم بلصق أنبوب PTFE من خلال حاجز الحمام المائي. قم بتجهيزه بتركيب وطويق وقم بتوصيله بالذراع الشعرية والبقايا المضادة للتقاطع T واحد.

قم بتوصيل أنبوب آخر بطويق وتركيب متصل بأحد طرفيه بالذراع الجانبي المحرر للتقاطع T. بجانب الأنبوب 2.1 ، قم بتوصيل أنبوب PTFE آخر من خلال الفتحة الثانية في الحاجز. بعد ذلك ، أضف اثنين من أقفال Luer الأنثوية لأنابيب قطرها الخارجي 1/16 بوصة إلى الأطراف الحرة للأنابيب 2.2 و 2.3 داخل الحمام المائي.

قم بتوصيل أنبوب PTFE رابع بتركيب وطويق بالذراع الجانبي للتقاطع T الثاني. حرك الأنبوب 2.5 بعناية مزود بتركيب وطويق على كلا الجانبين فوق الشعيرات الدموية وقم بتوصيله بالذراع المتبقي من T-junction الثاني. بعد ذلك ، أدخل أنبوب PTFE السادس من خلال الحاجز الآخر وقم بتوصيل تركيبات وطويق بالنهاية داخل الحمام المائي.

قم بتوصيل أنابيب PTFE الخامسة والسادسة باستخدام محول. بعد ذلك ، قم بربط الأنبوب الذي يحتوي على خليط المونومر بين طرفي الأنابيب 2.2 و 2.3. بعد ذلك ، قم بإعداد الحمام المائي على صفيحة ساخنة مع مقياس حرارة.

بتوصيل الأنبوب 2.1 في المحقنة التي تحتوي على الطور المائي ، والأنبوب 2.3 في الأنبوب الذي يحتوي على الزيت الهيدروليكي ، والأنبوب 2.4 إلى المرحلة المستمرة. ثم قم بتوصيل الأنبوب السادس بشريط لاصق أعلى لوحة تسخين دقيقة. بعد ذلك ، قم بتوصيل قارورة زجاجية سعة 5 مل في نهاية الأنبوب.

بعد ذلك ، قم بتوسيط الشعيرات الدموية داخل الأنبوب وقم بتركيب مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية فوق أنبوب البلمرة 2.6 على لوحة التسخين الدقيقة. لإعداد الغلاف الأساسي ، قم أولا بتوصيل تركيبات ثم طويق بطرفي أنبوب الإيثيلين بروبيلين المأزهر. بعد ذلك ، قم بلصق شعيرات شعرية من السيليكا المنصهرة من خلال الغلاف بطريقة تبرز حوالي ثلاثة ملليمترات من جانب واحد.

استخدم شعيرات دموية أرق وأدخلها من خلال الشعيرات الدموية الأكبر بحيث يبرز الأرق بضعة ملليمترات من جانبه الأطول. تشير الدراسات إلى أن الجسيمات التي يتراوح قطرها بين 200 و 400 ميكرومتر يتم إنتاجها بمعدل تدفق يتراوح من 1.50 إلى 2.00 مل لكل ساعة من المرحلة المستمرة بينما تتراوح نسبة معدل التدفق للطور المستمر إلى المونومر بين 20 و 200. تظهر صور الفحص المجهري البصري هذه مورفولوجيا الجسيمات حيث يطيل جسيم على شكل برولات محوره الدوراني عند تصنيعه في أنبوب بلمرة أوسع.

يتم تصنيع هذه الجسيمات الشبيهة بالقضيب بسبب الاستطالة بمعدلات شفافة أعلى أثناء البلمرة في أنبوب أرق بقطر داخلي يبلغ 0.5 ملم. ينقبض هذا الجسيم على طول محور دورانه أثناء انتقال الطور. هنا ، يتم تمثيل استطالة وانكماش جزيئات Janus ذات القشرة الأساسية وشبيهة بالقضيب.

عند رسم خصائص التشغيل لجزيئات LCE المفردة ، تظهر منحنيات التسخين والتبريد للجسيمات أن أقوى تشغيل للجسيمات يكون عند أعلى معدل تدفق حيث يشكل كلا المنحنيين ربطا. ومن المثير للاهتمام ، أنه لا يوجد انخفاض في تشغيل الجسيمات حتى أكثر من 10 دورات تشغيل. بمجرد إتقانه ، يمكن تحضير هذا الإعداد الموائع الدقيقة في ساعة واحدة ويستغرق تخليق الجسيمات من ساعة إلى ساعتين ، إذا تم إجراؤه بشكل صحيح.

بعد تطويره ، يفتح هذا النهج إمكانيات جديدة للباحثين في مجال معالجة المطاط الصناعي البلوري السائل لتمكين تصنيع الجسيمات الدقيقة ذات الأشكال المختلفة التي تتميز بأنماط تشغيل مختلفة. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر العمل في ظل ظروف خالية من الأشعة فوق البنفسجية واستخدام مكونات موائع دقيقة نظيفة من أجل منع الانسداد أثناء إنتاج جسيمات الموائع الدقيقة. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية معالجة مخاليط المونومر البلورية السائلة في مفاعل ميكروفيليدي قائم على الشعيرات الدموية ، مع وجود مناطق درجة حرارة مختلفة لمعالجة الحالات البلورية السائلة المختلفة.