Name: Aufbringen von dauerhaften, robusten Schablonenmustern aus feinen Partikeln auf elastomere Oberflächen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-07-08T14:10:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Lernen Sie eine robuste Methode zur Markierung von Silikonoberflächen mit dauerhaften Partikelmustern für die optische Verformungsanalyse. Diese Technik ermöglicht präzises Tracking großer Dehnungen in Elastomeren.

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ACHTUNG: Die geeignete persönliche Schutzausrüstung (PSA) besteht aus einer Brille, einem Laborkittel, einer N95-Maske, einem Gehörschutz und latexfreien Handschuhen. Latexfreie Handschuhe (d. h. Nitril) sind erforderlich, da Latexhandschuhe den Aushärtungsprozess von Platinsilikonproben hemmen.
1. Erste Vorbereitung
<ol>
	<li>Erste Vorbereitung der Formen<ol>
		<li>Reinigen Sie die Formen mit Wasser und Seife und lassen Sie die Formen trocknen. Wischen Sie die Formen mit Isopropylalkohol ab und lassen Sie die Formen an der Luft trocknen.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Erste Vorbereitung der Schablonen<ol>
		<li>Reinigen Sie die Schablonen mit Wasser und Seife und lassen Sie die Schablonen trocknen. Wischen Sie die Schablonen mit Isopropylalkohol ab und lassen Sie die Schablonen an der Luft trocknen.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Erstvorbereitung der Airbrush HINWEIS: Je nach Art des verwendeten Luftkompressors kann ein Gehörschutz erforderlich sein. Bei der Verwendung der Airbrush ist ein Abzug erforderlich.<ol>
		<li>Schließen Sie den Luftkompressor an die Luftbürste an, schließen Sie den Luftkompressor an eine geeignete Steckdose an und schalten Sie den Luftkompressor ein. Füllen Sie in einem Abzug mit der entsprechenden PSA die Luftbürste mit Isopropylalkohol und reinigen Sie die Luftbürste, indem Sie sie mehrmals mit Isopropylalkohol durchstreichen lassen. HINWEIS: Die Luftbürste muss nach jedem Gebrauch gereinigt werden. Wenn Sie eine Schablone verwenden, fahren Sie mit Abschnitt 2 fort. Wenn Sie keine Schablone verwenden (z. B. für die Anwendung von DIC-Speckle-Mustern), fahren Sie mit Abschnitt 3 fort.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Vorbereitung der Schablonenform
ACHTUNG: Beim Umgang mit dem Sprühkleber oder dem Formtrennmittel ist ein Abzug erforderlich.
<ol>
	<li>Tragen Sie den Sprühkleber auf die Schablone auf.<ol>
		<li>Legen Sie die Schablone in einen Abzug mit der entsprechenden PSA auf ein Papiertuch und tragen Sie eine Schicht des Sprühklebers auf die Schablone auf. Halten Sie beim Aufsprühen des Klebstoffs auf die Schablone die Sprühdüse ca. 30 cm von der Schablone entfernt und sprühen Sie in einer gleichmäßigen, kontinuierlichen Bewegung. Warten Sie 30 s bis 60 s, bis die Schablone klebrig, aber nicht mehr nass ist, bevor Sie mit Schritt 2.2 fortfahren. HINWEIS: Es ist nur ein Durchgang erforderlich; Zu viel Klebstoff erschwert das spätere Entfernen der Schablone aus der Form.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Kleben Sie die Schablone auf die Form.<ol>
		<li>Legen Sie die Form in einen Abzug mit der entsprechenden PSA auf ein Papiertuch. Nehmen Sie die Schablone vorsichtig mit sauberen, latexfreien Handschuhen auf, achten Sie darauf, den Klebstoff nicht zu beschädigen, und platzieren Sie die Schablone auf der Form, wobei die Klebeseite der Schablone die Form berührt. Glätten Sie die Schablone, indem Sie mit einem Finger fest über die Schablone fahren, um einen gleichmäßigen Kontakt mit der Form zu gewährleisten. HINWEIS: Ein gleichmäßiger Kontakt mit der Form ist erforderlich, um diffuse Musterkanten zu vermeiden und scharfe Merkmale zu erhalten.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Lege das Schablonenband auf die Form.<ol>
		<li>Klebe die Ränder der Schablone mit Malerklebeband an die Form. Fahren Sie mit Schritt 4 fort. HINWEIS: Dieser Schritt stellt sicher, dass die Schablone an der Form befestigt ist, um eine Trennung der Schablonenkanten von der Form zu verhindern.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Vorbereitung der DIC-Speckle-Form
<ol>
	<li>Tragen Sie das Formtrennmittel auf die Form für DIC Speckle auf.<ol>
		<li>Legen Sie die Form in einen Abzug mit der entsprechenden PSA mit der Oberfläche des Formhohlraums nach oben auf ein Papiertuch. Tragen Sie Formtrennmittel auf die Form auf, indem Sie die Form mit einer Schicht Formtrennmittel besprühen. Wenn Sie das Formtrennmittel auf die Form sprühen, halten Sie die Sprühdüse etwa 12 Zoll von der Form entfernt und sprühen Sie in einer gleichmäßigen, kontinuierlichen Bewegung. HINWEIS: Es wird nur ein Durchgang benötigt. Zu viel Formtrennmittel ist jedoch unproblematisch.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Airbrush-Vorbereitung
HINWEIS: Für den Umgang mit feinem Pulver sind ein Abzug und eine N95-Maske erforderlich.
<ol>
	<li>Erste Vorbereitung der feinen Pulversuspension<ol>
		<li>Bereiten Sie in einem Abzug mit geeigneter PSA eine 45-ml-Suspension aus Isopropylalkohol und feinem Pulver (Graphit oder farbiges Pigment) vor (Abbildung 2). Geben Sie dazu mit einem Trichter oder einem kleinen Löffel, wie in Abbildung 2A gezeigt, etwa 10 ml feines Pulver in ein Reagenzglas und fügen Sie Isopropylalkohol hinzu, um das verbleibende Volumen des Reagenzglases auf 45 ml Gesamtvolumen zu füllen. Verschließen Sie das Reagenzglas und schütteln Sie es kräftig (siehe Abbildung 2C für ein Beispiel für die resultierende Suspension). HINWEIS: Füllen Sie die Luftbürste zu diesem Zeitpunkt nicht, um ein Verstopfen der Luftbürstendüse zu vermeiden.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Befüllen der Luftbürste vor dem Sprühen (Abbildung 2D). HINWEIS: Dieser Schritt sollte unmittelbar vor der Verwendung der Airbrush durchgeführt werden. Die Airbrush sollte nicht mit der Pulversuspension im Airbrush-Behälter stehen, da die Airbrush sonst verstopft.<ol>
		<li>Die vorgemischte Suspension aus Schritt 4.1 erneut schütteln. Gießen Sie die Suspension in den Airbrush-Behälter, bis 75 % des Volumens des Airbrush-Behälters gefüllt sind. HINWEIS: Füllen Sie den Airbrush-Behälter nicht vollständig, da der Winkel der Airbrush zum Verschütten führen würde. Wenn Sie eine Schablone verwenden, fahren Sie mit Abschnitt 5 fort. Wenn Sie keine Schablone verwenden, fahren Sie mit Abschnitt 6 fort.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig2.jpg"> 
Abbildung 2: Vorbereiten der Airbrush mit Graphitlösung. (A) Einsetzen des Graphitpulvers in das Reagenzglas; (B) 10 ml Graphitpulver, (C) Lösung aus Isopropylalkohol und Graphitpulver. (D) Füllen Sie die Airbrush unmittelbar vor der Verwendung. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
5. Sprühen Sie die Form mit der Schablone ein (Abbildung 3)
<ol>
	<li>Sprühen der Feinkornsuspension<ol>
		<li>Schalten Sie den Kompressor ein. Stellen Sie sicher, dass der Luftdruck des Kompressors 1,38 bis 1,72 bar (20-25 psi) beträgt.</li>
		<li>Richten Sie die Form im Abzug mit der aufgeklebten Schablone in einem leicht vertikalen Winkel aus, so dass das Spray in einem 90°-Winkel aufgetragen wird. Richten Sie die Airbrush leicht von der Seite der Form ab, um sicherzustellen, dass das Spray vor oder vor der Form beginnt.</li>
		<li>Ziehen Sie den Auslöser der Airbrush vorsichtig zurück. Sobald die Airbrush zu sprühen beginnt, tragen Sie die erste Schicht der Suspension sanft auf. Halten Sie beim Sprühen der Suspension auf die Schablone und die Form die Sprühdüse etwa 30 cm von der Oberfläche entfernt und sprühen Sie in einer gleichmäßigen, kontinuierlichen Bewegung, wie in Abbildung 3C gezeigt.</li>
		<li>Lassen Sie den Airbrush-Auslöser los und beobachten Sie, ob die Feinstaubsuspension gleichmäßig auf die Oberfläche aufgetragen wird. Tragen Sie bei Bedarf zusätzliche Schichten der Suspension auf die Oberfläche der Schablone auf und formen Sie sie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Entfernen der Schablone aus der Form (Abbildung 4)<ol>
		<li>Warten Sie, bis die feinen Partikel sichtbar trocken sind, bevor Sie die Schablone entfernen (mindestens 180 bis 300 s), da es sonst zu Verschmieren kommen kann. Der negative Raum der Schablone scheint mit dem feinen Partikelpulver gefüllt zu sein, da der Isopropylalkohol verdampft ist.</li>
		<li>Entfernen Sie das Malerband von der Oberseite (kürzeres Ende) der Form und ziehen Sie das Malerband langsam und gleichmäßig nach oben. Die Schablone löst sich zusammen mit dem Malerband, wie in Abbildung 4A gezeigt.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig3.jpg"> 
Abbildung 3: Airbrush-Auftragen von Graphitlösung. (A) Vorbereitete Formen aus Protokollabschnitt 2. (B) Schablone mit quadratischer Anordnung von kreisförmigen Löchern vor dem Sprühen. (C) Besprühen Sie die vorbereitete Form mit Lösung. (D) Gitterschablone nach dem Sprühen. Maßstabsleisten = 2 mm (B,D). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig4.jpg"> 
Abbildung 4: Entfernen der Schablone und Inspektion der gemusterten Formoberfläche. (A) Entfernen der Schablone aus der Form. (B) Beispiel: Schimmelpilze, nachdem man Alkohol verdunsten ließ. (C) Vergrößerte Ansicht des Gitters auf der Form vor dem Spritzgießen. Maßstabsleiste = 1 mm (C). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
6. Sprühen Sie die Form ohne Schablone
<ol>
	<li>Sprühen eines DIC-Speckle-Musters auf die Form (Abbildung 5)<ol>
		<li>Schalten Sie den Kompressor ein. Stellen Sie sicher, dass der Luftdruck des Kompressors 0,34 bis 0,69 bar (5-10 psi) beträgt.</li>
		<li>Richten Sie die Form ohne Schablone in einem leicht vertikalen Winkel aus, so dass das Spray in einem 90°-Winkel aufgetragen wird.</li>
		<li>Testen Sie die Airbrush, indem Sie den Auslöser kurz zusammendrücken, während Sie auf ein Ersatzblatt Papier zielen, um sicherzustellen, dass das Speckle-Muster angemessen ist (zufällig räumlich verteilt, korrekte Größenverteilung der Flecken für die Vergrößerung des experimentellen Bildgebungsaufbaus).</li>
		<li>Streichen Sie mit dem Auslöser über die Form, um das Speckle-Muster auf der Form zu erzeugen, wie in Abbildung 5C gezeigt. Warten Sie, bis die feinen Partikel sichtbar trocken sind (mindestens 180 bis 300 s), da die Suspension sonst verschmieren kann. HINWEIS: Die Speckle-Größe kann durch Ändern des Luftdrucks angepasst werden.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig5.jpg"> 
Abbildung 5: Sprühen eines zufälligen Musters auf die Form. (A) Betätigen Sie den Airbrush-Auslöser, um ein Speckle-Muster zu erstellen. (B) Speckle-Muster auf der Form. (C) Speckle-Muster auf der Form. (D) Vergrößertes Sprenkelmuster. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
7. Bauen Sie die Form zusammen (Abbildung 6)
<ol>
	<li>Baue die Form zusammen.<ol>
		<li>Bauen Sie die Form(en) vorsichtig zusammen, um sie für den Spritzgussprozess vorzubereiten. HINWEIS: Der Experimentator kann mindestens mehrere Tage pausieren, bevor er seinen Spritzgießprozess durchführt. Die Spritzgießgeschwindigkeit sollte reduziert werden, um ein Verschmieren der feinen Partikel zu vermeiden.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig6.jpg"> 
Abbildung 6: Montage von Formen. (A) Platten- und Scheibenformen vollständig montiert, (B) Montage der Scheibenform, (C) Montage der Plattenform. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

<ol><li>Gustafson, H. M., Melnyk, A. D., Siegmund, G. P., Cripton, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Damage+identification+on+vertebral+bodies+during+compressive+loading+using+digital+image+correlation%5BTitle%5D)+AND+%22Spine+%28Phila+Pa+1976%29%22%5BJournal%5D)">Damage identification on vertebral bodies during compressive loading using digital image correlation.</a> Spine (Phila Pa 1976). 42 (22), E1289-E1296 (2017).</li>
<li>Han, Y., Rogalsky, A. D., Zhao, B., Kwon, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+digital+image+techniques+to+determine+the+large+stress-strain+behaviors+of+soft+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Engineering+%26+Science%22%5BJournal%5D)">The application of digital image techniques to determine the large stress-strain behaviors of soft materials.</a> Polymer Engineering & Science. 52 (4), 826-834 (2012).</li>
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<li>Sutton, M., Orteu, J. -J., Schreier, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSutton%2C+M+%22Image+correlation+for+shape%2C+motion+and+deformation+measurements%3A+Basic+concepts%2C+theory+and+applications%22">Image correlation for shape, motion and deformation measurements: Basic concepts, theory and applications</a>. , (2009).</li>
<li>Pan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+image+correlation+for+surface+deformation+measurement%3A+Historical+developments%2C+recent+advances+and+future+goals%5BTitle%5D)+AND+%22Meas+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Digital image correlation for surface deformation measurement: Historical developments, recent advances and future goals.</a> Meas Sci Technol. 29, 082001(2018).</li>
</ol>

Die Charakterisierung von Material mit großer Verformung unter fortgeschrittenen Belastungsszenarien führt tendenziell zu einer inhomogenen Dehnungvon 1,2,3,4,5. Um diese inhomogene Dehnung genau zu modellieren, muss der Experimentator die Oberflächen- oder Volumenkinematik erfassen. Die gebräuchlichsten Techniken zur Erfassung von Oberflächen- oder Volumenkinematiken werden als optische Nachführtechniken bezeichnet. Digitale Bildkorrelation (DIC) und Gitterverfolgung sind die beiden gebräuchlichsten optischen Nachführtechniken in der Literatur für Oberflächenkinematik, und beide erfordern sichtbare Muster auf der Oberfläche der Probe 6,7.
Betrachten Sie ein magnetorheologisches Elastomer (MRE), das aus einem Bulk-Silikon besteht, dessen feine Eisenpartikel in der Bulk-Matrix suspendiert sind. Die Probe kann sich gleichzeitig sowohl durch klassische mechanische Lasten an den Rändern als auch durch ein angelegtes Magnetfeld, das als berührungslose Kraft klassifiziert wird, verformen. In diesem und anderen analogen Belastungsszenarien ist es zwingend erforderlich, dass der Experimentator die Oberflächenkinematik erfasst, da die homogene Dehnungsannahme in gängigen Belastungsmodi nicht mehr gültig ist. Es gibt mehrere Techniken zur Markierung der Oberfläche von gummiartigen Proben, wie z. B. die einfache Verwendung eines kontrastreichen Markers oder einer Farbe 2,6. Experimentatoren haben auch kosmetische Grundierung auf biologische Gewebeproben aufgetragen, bevor sie die Probe markierten 3,5. In beiden Fällen besteht das Ziel darin, sowohl dauerhafte als auch hochgenaue Markierungen auf dem Exemplar anzubringen. Die Dauerhaftigkeit ist notwendig, um zu verhindern, dass Markierungen während der Handhabung und der zyklischen mechanischen Prüfung verblassen oder von der Probenoberfläche abblättern. Eine hohe Linienauflösung oder "Fidelity" ist für eine genaue Bildanalyse und die Verfolgung der Verformung unerlässlich.
Hier stellen wir eine Methode vor, mit der Silikonproben mit dauerhaften, hochauflösenden Markierungen versehen werden können, indem feine Partikel während der Herstellung an der Oberfläche der Probe haften, anstatt erst nach der Erstellung der Probe. Das gewünschte Muster, sei es ein kompliziertes mehrfarbiges Design oder ein zufälliges Speckle-Muster, das in DIC verwendet wird, wird vor dem Spritzgießprozess auf das Innere des Formhohlraums aufgebracht (Abbildung 1). Die feinen Partikel werden in Alkohol suspendiert und anschließend mit einer Airbrush oder einem ähnlichen Werkzeug aufgetragen. Das Muster wird auf die Form aufgebracht. Sobald der Alkohol verdampft ist, wird die Form geschlossen und das nicht ausgehärtete duroplastische Elastomermaterial in die Form eingespritzt. Nach dem Aushärten wird die feste Probe entnommen, wobei das Muster dauerhaft in die Oberfläche eingebettet ist.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig1.jpg"> 
Abbildung 1: Flussdiagrammprotokoll zum Aufkleben von High-Fidelity-Mustern auf Silikonoberflächen. Das Flussdiagramm oder der Entscheidungsbaum für unseren Prozess. Diese Nummerierung und Beschriftung der einzelnen Schritte im Flussdiagramm entspricht der Protokollbeschreibung. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

<table><tbody><tr><td>Luftkompressor</td><td>Handwerker</td><td>CMEC6150</td><td>TRAGBAR: 6 Gallonen Pfannkuchenkompressor https://www.craftsman.com/collections/air-compressors/products/cmec6150</td></tr><tr><td>Farbstoff für Eco Flex</td><td>Glatt aufkleben</td><td>PMS 2757C</td><td>Silc Pig Silikon-Farbpigmente. Silc Pig Pigmente sind konzentriert, so dass ein wenig beim Färben von Smooth-On Silikonprodukten viel ausreicht. Benutzerdefinierte Farben sind möglich, indem verschiedene Silc Pig Farben gemischt werden. Silc Pig 9 Pack Sampler enthält SCHWARZ, BLUT, BLAU, BRAUN, GRÜN, HELLES FLEISCH, ROT, WEISS, GELB. https://www.smooth-on.com/products/silc-pig/</td></tr><tr><td>Isopropylalkohol</td><td>Schwan</td><td>70% Isopropylalkohol - 16 oz Flasche S-15966 - Uline</td><td>70% Isopropylalkohol - 16 oz Flasche www.uline.com</td></tr><tr><td>Mischbecher</td><td>Solo</td><td>Modellnummer: S-19462R</td><td>Partybecher aus Kunststoff www.uline.com</td></tr><tr><td>Formtrennmittel für Schablone</td><td></td><td>Ease Release 200 & 205</td><td>Modell- und Modelltrennmittel zur Herstellung von Epoxid-, Urethan- und RTV-Silikonformen. https://www.reynoldsam.com/</td></tr><tr><td>Mylar Blatt 3 mil</td><td>Schablonen Online LLC</td><td>NA</td><td>Mylar Blätter | Schablonenmaterial www.stencilsonline.com</td></tr><tr><td>Maler Masking Tape</td><td>Uline</td><td>Nr. S-26006</td><td>Uline Maler Masking Tape www.uline.com</td></tr><tr><td>Papierhandtücher</td><td>Uline</td><td>S-7711 Uline</td><td>S-7711 Uline - Ein saugfähiges Handtuch zu einem günstigen Preis. 2-lagig. www.uline.com</td></tr><tr><td>Eisstiele am Stiel</td><td>Darice</td><td>Artikelnummer: D-0139#, UPC 652695701399</td><td>https://www.amazon.com/Darice-Popsicle-Sticks-Crafts-Natural/dp/B0CPKHS44K/?th=1</td></tr><tr><td>Pulver</td><td>Erd-Pigmente</td><td>Titandioxid PW6</td><td>Titanweiße Erdpigmente https://www.earthpigments.com/</td></tr><tr><td>Silikon (ecoflex)</td><td>Glatt aufkleben</td><td>Ecoflex 00-20</td><td>platinkatalysierte Silikone https://www.smooth-on.com/</td></tr><tr><td>Sprühkleber</td><td>Schablonen-Leichtigkeit</td><td>Artikelnummer:&nbsp; ASA0005</td><td>Schablone Leicht repositionierbarer Sprühklebstoff https://www.stencilease.com/</td></tr><tr><td>Spritzpistole / Airbrush</td><td>Dachs</td><td>Patriot 105</td><td>Badger Patriot 105 Airbrush https://www.badgerairbrush.com/Patriot_105.asp</td></tr><tr><td>Reagenzgläser</td><td>Global Scientific</td><td>Artikel 83576, Hersteller-Teil #: 6254</td><td>50 ml Allzweck-Zentrifugenröhrchen aus Polystyrol mit Verschlüssen - Steril www.usplastic.com</td></tr><tr><td>Vinyl-Schläuche</td><td>Sioux-Häuptlinge&nbsp;</td><td>Modellnummer: 900-01163C00501 Menards&nbsp; Artikelnummer: 6840523</td><td>Sioux Chief Durchsichtige Vinylschläuche www.menards.com</td></tr></tbody></table>

aufbringen von dauerhaften, robusten schablonenmustern aus feinen partikeln auf elastomere oberflächen

Applying Permanent, Robust Stenciled Patterns of Fine Particles to Elastomeric Surfaces

Für den Experimentator, der ein Modell verfolgt, das die mechanischen Eigenschaften eines bestimmten Materials darstellt, ist es notwendig, mehrere verschiedene Experimente mit einem Satz von Proben mit einer Vielzahl von Geometrien durchzuführen. Beispiele für Proben, die mit dieser Technik hergestellt wurden, sind in Abbildung 7 dargestellt. Abbildung 7A zeigt eine Ecoflex-Silikonplatte mit schwarzem Gitterdesign auf einer weißen Probe. Die abgebildete Seite hat ein schwarzes Gitter und die Rückseite eine schwarze DIC-Sprenkelung. Abbildung 7B zeigt eine Ecoflex-Silikonplatte mit weißem Gitterdesign auf einer schwarzen Probe. Genau wie die in Abbildung 7A gezeigte Probe weist die Probe in Abbildung 7B auf der Rückseite das DIC-Speckle-Muster auf, das aus der in Abbildung 6A gezeigten präparierten Form geformt wurde. Dieses Muster, bei dem sowohl ein schwarzes Design auf Weiß als auch ein weißes Design auf Schwarz mit einem Gitter- und einem DIC-Speckle-Muster erstellt wird, ist auch auf dem Zylinder und den Würfelexemplaren in den Feldern C, D, F und G in Abbildung 7 dargestellt. Abbildung 7E zeigt ein Beispiel für eine Platte mit einem blauen Gitter auf weiß.
Abbildung 8 zeigt eine schlecht strukturierte Probe, die auf eine zu hohe Durchflussrate beim Spritzgießen zurückzuführen ist. Das DIC-Speckle-Muster ist verschmiert, so dass sich die Partikel zu Schlieren verteilen. Dieses Exemplar wurde absichtlich mit einem spärlichen DIC-Speckle-Muster hergestellt, um die Verschmierung deutlich zu veranschaulichen. Diese Methode ermöglicht es dem Experimentator, bei Bedarf ein dichteres Speckle-Muster zu platzieren, um bessere DIC-Ergebnissezu erzielen 7,8,9, insbesondere bei Experimenten mit kleinen Dehnungen. Speckle-Muster mit unterschiedlicher Dichte sind in Abbildung 9B,C dargestellt. Abbildung 10 zeigt Bilder von Silikonplatten, die mit diesem Verfahren hergestellt wurden, mit einer DIC-Dehnungsfeld-Farbkartenüberlagerung, um eine erfolgreiche optische Nachführung zu veranschaulichen.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig7.jpg"> 
Abbildung 7: Beispiele für Proben, die in Versuchen verwendet wurden. (A) Weiße Platte mit schwarzen Gitterpunkten in einachsiger Spannung. (B) Schwarze Platte mit weißen Gitterpunkten (Schablonenmuster) in einachsiger Spannung. (C) Schwarzer Zylinder mit weißen Gitterpunkten. (D) Schwarzer Zylinder mit DIC-Sprenkelmuster. (E) Blaue Gitterpunkte (F) Weißer Würfel mit weißen Gitterpunkten und DIC-Speckle-Muster. (G) Schwarzer Würfel mit weißen Gitterpunkten. Maßstabsleisten = 1 mm (E), 1 cm (A-D,F,G). Abkürzung: DIC = digitale Bildkorrelation. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig7large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig8.jpg"> 
Abbildung 8: Beispiele für Proben, bei denen die Spritzgießgeschwindigkeit zu hoch war und das gesprenkelte Muster verschmiert ist. Die Fließrichtung des Spritzgusses wird durch einen horizontalen Pfeil am unteren Rand des Bildes angezeigt. Schräge Pfeile zeigen die Positionen mehrerer Streifen des verschmierten Musters an. Maßstabsleiste = 2 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig8large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig9.jpg"> 
Abbildung 9: Beispiel-Bilddesigns, die bei der optischen Nachverfolgung verwendet werden. (A) Ein Beispiel für ein Gittermuster für optisches Tracking, (B) Ein Beispiel für ein spärliches DIC-Speckle-Muster für das optische Tracking, (C) Ein Beispiel für ein dichtes DIC-Speckle-Muster für das optische Tracking. Maßstabsbalken = 1 cm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig9large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig10.jpg"> 
Abbildung 10: Beispiel für ein Dehnungsfeld der digitalen Bildkorrelation, das über experimentelle Bilder mit einachsiger Spannung gelegt wurde. Die Dehnung wird in y-Richtung angewendet, und die globale technische Dehnung wird unter jedem Bild aufgeführt. Die lokale vertikale Verschiebung verschiedener Positionen der Probe wird mit der Farbkarte dargestellt, wie auf der Skala rechts in der Abbildung dargestellt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig10large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

Aufbringen von dauerhaften, robusten Schablonenmustern aus feinen Partikeln auf elastomere Oberflächen

Developing nonlinear, large deformation models for elastomeric composites is an ongoing challenge with applications in soft robotics, prosthetics, and ...

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Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Mikrokontaktdruck ausgiebig in die Muster von Proteinen und anderen Molekülen auf Materialoberflächen eingesetzt. Wir zeigen die wichtigsten Schritte dieses Prozesses, Stanz-Muster von Fibronektin auf Glas.

Mikrokontaktdrucken von Proteinen für Zellbiologie

Ein neuartiger Ansatz, dass die hochauflösende Analyse von Krebs Zell-Interaktionen ermöglicht mit exogenen Hyaluronsäure (HA) beschrieben wird. Gemusterten Oberflächen werden durch die Kombination Carbodiimid Chemie und Mikrokontaktdrucken hergestellt.

Mikrostrukturierten Oberflächen zum Studium Hyaluronsäure Wechselwirkungen mit Krebszellen

Hier beschreiben wir eine einfache Methode zur Strukturierung oxidfreie Silizium und Germanium mit reaktiven organischen Monoschichten und demonstrieren Funktionalisierung der strukturierten Substraten mit kleinen Molekülen und Proteinen. Der Ansatz vollständig schützt Oberflächen durch chemische Oxidation, ermöglicht eine präzise Kontrolle über Funktion Morphologie und bietet leichten Zugang zu chemisch diskriminiert Muster.

Soft-Lithographie Funktionalisierung und Strukturierung Oxydfreie Silizium und Germanium

Eine Methode, um komplexe Nanofasern und Nanostrukturen aus einzelnen oder mehreren extrazellulären Matrixproteinen zu erhalten, wird beschrieben. Diese Methode verwendet Protein-Oberflächen-Wechselwirkungen zu frei stehenden Materialien auf Proteinbasis mit abstimmbaren Zusammensetzung und Architektur für den Einsatz in einer Vielzahl von Gewebe-und Biotechnologie-Anwendungen zu erstellen.

ECM-Protein-Nanofasern und Nanostrukturen Engineered Mit Oberflächen initiierte Versammlung

Zellkultursubstrate, funktionalisiert mit mikroskaligen Mustern biologischer Liganden, haben einen immensen Nutzen im Bereich des Tissue Engineering. Hier demonstrieren wir die vielseitige und automatisierte Herstellung von Gewebekultursubstraten mit mehreren, mikrostrukturierten Poly(ethylenglykol)-Bürsten und präsentieren orthogonale Chemien, die eine räumlich präzise und ortsspezifische Immobilisierung von biologischen Liganden ermöglichen.

Herstellung von komplexen Kultursubstrate verwenden Robotic Mikrokontaktdrucken (R-mCP) und Sequential Nucleophile Substitution

Dieses Manuskript zeigt den Herstellungsprozess für die Herstellung von dielektrischen Elastomer-Weichantrieben auf Basis von Silikonmembranen. Die drei wichtigsten Produktionsschritte werden im Detail vorgestellt: Klingenguss von dünnen Silikonmembranen; Tampondruck von nachgiebigen Elektroden; und die Montage aller Komponenten.

Herstellungsverfahren einer Silikonbasis Dielectric Elastomer Actuators

Oberfläche Herstellungsmethoden für gemusterte Ablagerung von Nanometer dicken Pinsel oder Mikrometer dick, querverbunden Filme von einer Azlactone-Block-Copolymer werden gemeldet. Kritischen experimentellen Schritte, repräsentative Ergebnisse und Grenzen der einzelnen Methoden werden diskutiert. Diese Methoden sind hilfreich für die Erstellung von funktionaler Schnittstellen mit maßgeschneiderten Körpermerkmale und einstellbaren Oberfläche Reaktivität.

Herstellung von reaktiven Oberflächen mit Pinsel-Like und querverbunden Filme von Azlactone funktionalisiert Block-Copolymere

Dargestellt ist eine einfache Methode, Nano-Micro Multiskalen Strukturen, für funktionale Oberflächen durch Aggregation Nanofasern hergestellt unter Verwendung eines anodischen Aluminiumoxid-Filters zu fabrizieren.

Multiskalen Strukturen aggregiert nach aufgedruckten Nanofasern für funktionale Oberflächen

Wir beschreiben Verbesserungen an einer Standardmethode zur Messung zellulärer Zugkräfte, die auf dem Mikrokontaktdruck mit einem einzigen subtraktiven Musterungsschritt von Punktarrays extrazellulärer Matrixproteine auf weichen Hydrogelen basiert. Diese Methode ermöglicht eine einfachere und konsistentere Herstellung von Inselmustern, die für die Steuerung der Zellgruppenform unerlässlich sind.

Mustergenerierung für die Mikromuster-Traktionsmikroskopie

Wir präsentieren eine dynamische und reversible Steifigkeitsassay-Plattform, die aus einem ultraweichen Silikonelastomer (Polydimethylsiloxan, PDMS) mit eingebetteten Eisenpartikeln hergestellt wird. Dieser neuartige Assay eignet sich für die Untersuchung emergenter zeitabhängiger physikalischer Veränderungen in Zellphänotypen, einschließlich der Kontaktführung. Hier messen wir die Ausrichtung der Kardiomyozyten von neonatalen Ratten nach der Matrixversteifung mit Hilfe von Magneten.

Mikrostrukturierte magnetorheologische Elastomere zur Verbesserung der Kardiomyozytenausrichtung

Dieses Protokoll stellt eine lichtinduzierte Methode zur Herstellung glitschiger dreidimensionaler Strukturen durch sequentielle digitale Strukturierung und Transplantation auf silanbeschichteten nanoporösen Oberflächen vor. Dieser Ansatz ermöglicht die räumlich kontrollierte Bildung von rutschigen Bereichen, was eine strukturierte Flüssigkeitsabweisung und die quantitative Analyse der Grenzflächengleitfähigkeit ermöglicht, mit Anwendungen in der Flüssigkeitsmanipulation und Oberflächentechnik.

Lichtinduzierte Strukturierung und Veredelung für rutschige Oberflächen auf Basis silanbeschichteter nanoporöser Strukturen

Lernen Sie eine robuste Methode zur Markierung von Silikonoberflächen mit dauerhaften Partikelmustern für die optische Verformungsanalyse. Diese Technik ermöglicht präzises Tracking großer Dehnungen in Elastomeren.

Aufbringen von dauerhaften, robusten Schablonenmustern aus feinen Partikeln auf elastomere Oberflächen

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