Proceso de fabricación microestructuras tridimensionales mediante vaporización de un componente de sacrificio

Summary

La vaporización de un proceso de componentes de sacrificio (VASc) se utiliza para fabricar estructuras microvasculares. Este procedimiento utiliza fibras de ácido poli (láctico sacrificio) para formar micro-canales huecos con la posición geométrica en 3D precisa proporcionada por láser de placas de guía micromecanizadas.

Abstract

Estructuras vasculares en los sistemas naturales son capaces de proporcionar transporte de alta masa a través de las zonas elevadas de la superficie y la estructura optimizada. Pocas técnicas de fabricación de materiales sintéticos son capaces de imitar la complejidad de estas estructuras, mientras que el mantenimiento de escalabilidad. La vaporización de un proceso de componentes de sacrificio (VASc) es capaz de hacerlo. Este proceso utiliza fibras de sacrificio como una plantilla para formar micro-canales cilíndricos huecos, incrustados dentro de una matriz. Estaño (II) oxalato (snox) está incrustado dentro de poli (láctico) fibras de ácido (PLA) que facilita el uso de este proceso. El snox cataliza la despolimerización de las fibras de PLA a temperaturas más bajas. Los monómeros de ácido láctico son gaseosos a estas temperaturas y se pueden eliminar de la matriz incrustada a temperaturas que no dañen la matriz. Aquí se muestra un método para alinear estas fibras utilizando placas micromecanizadas y un dispositivo tensor para crear patrones complejos de tres dimensiones microcanales dispuestos.El proceso permite la exploración de virtualmente cualquier disposición de fibra de topologías y estructuras.

Introduction

Los sistemas naturales utilizan redes vasculares extensas para facilitar muchas funciones biológicas. Transporte masivo se puede lograr de manera eficiente en estos sistemas debido a elevada área superficial de relaciones de volumen y estructuras de embalaje optimizado. Mientras que muchas técnicas de fabricación sintéticos pueden producir estructuras microvasculares, ninguno puede producir microvasculatura a gran escala manteniendo al mismo tiempo la complejidad y la compatibilidad con los métodos de fabricación existentes ^1-5. Estructuras como los pulmones de las aves constituyen una fuente de inspiración. ¿Cómo elaborar estructuras de esta complejidad p....

Protocol

1. Catalizar Fibras de sacrificio

1. Envolver la cantidad deseada de fibras de ácido poli (láctico) alrededor de la parte inferior de ¾ de husillo personalizado. Reducir la superposición de fibra para proporcionar la máxima área de superficie de exposición.
2. Mezclar _H2O desionizada con 40 ml de Disperbyk 130 en una botella cerrada y agitar hasta que se obtiene una solución homogénea. A continuación, coloque un vaso de precipitados de 1000 ml en un baño de agua a 37 ° C y se vierte en el vaso de precipitados de trifluoroetanol. La cantidad de H ₂ O y TFE utilizar depende del diámetro de las fibras PLA utilizado.

Results

Este procedimiento proporciona un método de fabricación de estructuras microvasculares incrustados dentro de una resina. Estas estructuras pueden ajustarse a una variedad de patrones (Figura 2). La estructura de la red microvascular sólo está limitada por las estructuras que se pueden formar con las fibras de sacrificio.

Con una disposición paralela de canales microvasculares, el transporte de gas entre corrientes de fluido se facilita en forma de gases atraviesan una membra.......

Discussion

La introducción del catalizador en el snox fibras de PLA permite que las fibras se despolimerizan a una temperatura inferior. Esto evita la degradación de la resina de la incrustación, en este caso PDMS. Se requiere un husillo de encargo para mezclar adecuadamente la solución de tratamiento (Figura 5A). El husillo se compone de seis barras de soporte que rodean un núcleo central que se conecta a un mezclador digital. Las fibras se envuelven alrededor de las varillas de soporte de modo que el área de sup.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Reactivo
Estaño (II) oxalato	Sigma-Aldrich	402761
Disperbyk 130	BYK Aditivos Instrumentos
Trifluoroetanol	Halocarbono
Verde de malaquita (grado técnico)	Sigma-Aldrich	M6880
Hidróxido de sodio (≥ 98%, pellets)	Sigma-Aldrich	S5881
Polidimetilsiloxano (PDMS)	Dow Corning	3097358-1004	Distribuido a partir de Ellsworth Adhesives
Fibras de ácido poliláctico	Teijin Monofilamento
Material
RW 20 Mezclador digital	IKA	3593001
Tarro	desecador
	Fisher Scientific
tercera mano	Jameco Electronics	26690	Soporte de placa
Pistola de pegamento	Stanley	GR20L
PLA Husillo			Tablero
tensor