Este protocolo describe un método para grabar texto, patrones e imágenes en la superficie de monolitos de aerogel de sílice en forma nativa y teñida y ensamblar los aerogeles en diseños de mosaico.
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Artículo de método
Aerogel de sílice estéticamente mejorado mediante la incorporación de grabado láser y tintes
En este artículo
Resumen
Resumen
En este manuscrito se describe un procedimiento para mejorar estéticamente los monolitos de aerogel de sílice mediante grabado láser e incorporación de tintes. Utilizando un método de extracción supercrítica rápida, se puede fabricar un gran monolito de aerogel de sílice (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) en aproximadamente 10 h. Los colorantes incorporados a la mezcla precursora dan como resultado aerogeles teñidos de amarillo, rosa y naranja. El texto, los patrones y las imágenes se pueden grabar en la superficie (o superficies) del monolito de aerogel sin dañar la estructura a granel. El grabador láser se puede utilizar para cortar formas del aerogel y formar mosaicos coloridos.
Introducción
El aerogel de sílice es un material nanoporoso, de alta superficie, acústicamente aislante con baja conductividad térmica que se puede utilizar en una variedad de aplicaciones, desde la recolección de polvo espacial hasta el material de aislamiento de edificios1,2. Cuando se fabrican en forma monolítica, los aerogeles de sílice son translúcidos y se pueden utilizar para hacer ventanas altamente aislantes3,4,5.
Recientemente, hemos demostrado que es posible alterar la apariencia de un aeroge....
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Protocolo
Se deben usar gafas o gafas de seguridad al preparar las soluciones precursoras de aerogel, trabajar con la prensa en caliente y usar el sistema de grabado láser. Se deben usar guantes de laboratorio al limpiar y preparar el molde, preparar la solución de reactivo químico, verter la solución en el molde en la prensa caliente y manipular el aerogel. Lea las hojas de datos de seguridad (SDS) para todos los productos químicos, incluidos los disolventes, antes de trabajar con ellos. El ortosilicato de tetrametilo (TMOS), el metanol y el amoníaco concentrado, y las soluciones que contienen estos reactivos, deben manipularse dentro de una campana extractora de humos. Los co....
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Resultados
Este protocolo se puede emplear para preparar una amplia variedad de monolitos de aerogel estéticamente agradables para aplicaciones que incluyen, entre otras, arte y diseño de edificios sostenibles. La inclusión en la mezcla precursora de las pequeñas cantidades de tinte empleadas aquí solo se observa que afecta el color del monolito de aerogel resultante; no se observan cambios en otras propiedades ópticas o estructurales.
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Discusión
Este protocolo demuestra cómo se puede emplear el grabado láser y la inclusión de tintes para preparar materiales de aerogel estéticamente agradables.
Hacer monolitos de aerogel grandes (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) requiere una preparación adecuada del molde a través del lijado, la limpieza y la aplicación de grasa para evitar que el aerogel se pegue al molde y se formen grietas importantes. Las partes del molde en contacto directo con la solución precursora / aerogel que pronto se formará son las.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
A los autores les gustaría agradecer el Fondo de Investigación de la Facultad de Union College, el programa de Becas de Investigación Estudiantil y el programa de investigación de pregrado de verano por el apoyo financiero del proyecto. Los autores también desean agradecer a Joana Santos por el diseño del molde de tres piezas, Chris Avanessian por la imagen SEM, Ronald Tocci por el grabado en la superficie curva de aerogel y el Dr. Ioannis Michaloudis por la inspiración y el trabajo inicial en el proyecto de grabado, así como por proporcionar la imagen de Kouros y el aerogel cilíndrico.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Papel de lija de grano 2000 | Varios | ||
| 50W Grabador láser | Epilog Laser | Cualquier cortador láser es adecuado | |
| Acetona | Fisher Scientific www.fishersci.com | A18-20 | Certificado ACS Reactivo Grado |
| Hidróxido de amonio (amoníaco acuoso) | Fisher Scientific www.fishersci.com | A669S212 | Certificado ACS Plus, alrededor de 14,8 N, 28,0-20,0 w/w% |
| Vasos de precipitados | comprados a Fisher Scientific | Cualquier vaso de precipitados de vidrio es adecuado. | |
| Agua desionizada | Del grifo en casa | ||
| Balanza digital | OHaus Explorer Pro | Cualquier balanza digital es adecuada. | |
| Toallitas limpiadoras desechables | Fisher Scientific www.fishersci.com | 06-666 | |
| KimWipe Software de dibujo | CorelDraw Graphics Suite CorelDraw | CorelDraw | |
| Productos industriales Phelps | 7500.062.3 | /16" de espesor | |
| Fluoresceína | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | F2456 | Contenido de tinte ~95% |
| Pincel de espuma | Varios | tamaño 1-2 cm | |
| Dow Corning | |||
| Prensa caliente hidráulica | Tetraedro www.tetrahedronassociates.com | MTP-14 | Cualquier prensa en caliente con control de temperatura y fuerza funcionará. Necesita una temperatura máxima de ~550 F y una fuerza máxima de 24 toneladas. |
| Grabador láser | Epílogo Laser | Helix - 24 | 50 W |
| Metanol (MeOH) | Fisher Scientific www.fishersci.com | A412-20 | Certificado ACS Reactivo Grado, ≥ 99.8% |
| Molde | fabricado en casa | Fabricación a partir de acero laminado en frío o acero inoxidable. | |
| Película de parafina | Fisher Scientific www.fishersci.com | S37441 | Parafilm M Película de laboratorio |
| Rodamina-6G Rodamina-6g FlouresceinRhodamine-6g | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | 20,132-4 | Contenido de colorante ~95% |
| Rhodamine-B Rhodamine-6g FlouresceinRhodamine-6g | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | R-953 | Contenido de colorante ~80% |
| Jabón para limpiar el molde | Varios | ||
| Lámina de acero inoxidable | de espesor, Acero inoxidable 304 | ||
| Tetrametilortosilicato (TMOS) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | 218472-500G | 98% de pureza, CAS 681-84-5 |
| Limpiador ultrasónico | FisherScientific FS6 | 153356 | Cualquier sonicador es adecuado. |
| Sistema de escape de vacío | Purex | 800i | Cualquier sistema de escape es adecuado. |
| Micropipeta variable, 100-1000 y micro; L | Fabricado por Eppendorf, comprado a Fisher Scientific www.fishersci.com | S304665 | Cualquiera 100-1000 µ La pipeta L es adecuada. |
Referencias
- Aerogels Handbook. Aegerter, M. A., Leventis, N., Koebel, M. M. , Springer. New York. (2011).
- Pierre, A. C., Pajonk, G. M. Chemistry of aerogels and their applications. Chemical Reviews. 102 (11), 4243-4266 (2002).
- Zinzi, M., et al.
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Reimpresiones y permisos
