Name: Desarrollo del método para estudios espectroscópicos dieléctricos de cavidad resonante sin contacto de papel celulósico (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-10-04T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 40 s
Description: Aprenda un método espectroscópico dieléctrico de cavidad resonante sin contacto para analizar fibras de papel celulósico. Esta técnica ofrece resultados objetivos, repetibles y no destructivos para conservadores e investigadores.

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Oficina de Publicaciones del Gobierno de los Estados Unidos y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología.

1. Configuración de materiales
<ol><li>Registre toda la información de fabricación proporcionada con el resg de papel (por ejemplo, el peso básico, el contenido de PCW anunciado por el fabricante y el brillo anunciado por el fabricante).</li>
	<li>Tome un promedio de diez medidas de espesor a lo largo de una hoja de la resm, utilizando una pinza.</li>
	<li>Identifique la máquina y las direcciones transversales de la hoja (es decir, la dirección de la máquina es la dimensión larga).</li>
	<li>Usando un transportador identificar y cortar el papel a lo largo del ángulo de tira deseado entre la máquina y las direcciones transversales.</li>
	<li>Usando un cortador rotativo, corte tiras de prueba de 0,5 cm de ancho por 8 cm de largo en la orientación objetivo de la muestra.</li>
	<li>Etiquete muestras de un extremo y almacene entre diapositivas de microscopía de vidrio. Conservar hasta realizar pruebas en la atmósfera de nitrógeno. NOTA: Es aconsejable usar guantes y realizar el manejo con pinzas para evitar arrugas y/o contaminar las muestras de papel.</li>
</ol>2. Pruebas aceleradas de desvanecimiento de papel
NOTA: Las muestras de papel se envejecen bajo luz UV a temperatura elevada a temperatura ambiente de laboratorio. El envejecimiento se realiza utilizando una cámara de intemperie acelerada equipada con bombillas UVA de 340 nm, a una irradiación de 0,72 W/m2 a 50 oC durante 169 h, siguiendo el siguiente protocolo.
<ol><li>Calibre los sensores UV ejecutando la rutina del radiómetro de calibración preprogramada en la cámara de intemperie acelerada basada en UV.</li>
	<li>Calibre los sensores de temperatura ejecutando el programa de temperatura del panel de calibración P4 preprogramado en la cámara de intemperie.</li>
	<li>Mida el color previo al envejecimiento de las muestras de papel utilizando un espectrofotómetro portátil que funciona en el rango de onda visible de 400 nm a 800 nm.</li>
	<li>Seleccione los ciclos de prueba estándar adecuados preprogramados en la cámara de intemperie.</li>
	<li>Monte hojas enteras de papeles de prueba en el panel plano (opcionalmente, monte una hoja de cada lado del panel plano).</li>
	<li>Fije los paneles planos a los portamuestras con anillos de presión, empujando los anillos firmemente contra el panel.</li>
	<li>Instale los soportes del panel con el pasador de tope hacia abajo.</li>
	<li>Fije los espacios en blanco de aluminio para montar los soportes del panel para la condensación.</li>
	<li>Para una exposición uniforme, cambie la posición de las muestras de ensayo (al menos cinco veces) durante el ciclo de ensayo.</li>
	<li>Mida el color posterior al envejecimiento de las muestras de papel utilizando un espectrofotómetro portátil.</li>
	<li>Corte las tiras de muestra de las muestras de papel envejecidas para ajustarlas a la cavidad resonante. El área típica del espécimen es de 0,5 cm (ancho) x 8 cm (longitud). NOTA: Para estas pruebas, utilizamos papel de oficina de 90 g/m2 (gsm) (24 lb) producido comercialmente de dos composiciones diferentes: fibras vírgenes y 30% recicladas (es decir, 0% y 30% de residuos post-consumo [PCW] contenido de fibra reciclada, respectivamente).</li>
</ol>3. Configuración del equipo y toma de mediciones de cavidad resonante
NOTA: El accesorio de prueba de cavidad resonante consta de una guía de onda rectangular estándar WR-90 llena de aire. La cavidad tiene una ranura de 10 mm x 1 mm mecanizada en el centro para la inserción de la muestra. La guía de onda se termina en ambos extremos por los adaptadores WR-90 a coaxial que conectan la cavidad con un analizador de red de microondas a través de cables coaxiales semirrígidos. Los adaptadores de acoplamiento están polarizados casi cruzados con respecto al ángulo de polarización de la guía de onda, lo que crea discontinuidades de impedancia nítidas en ambos extremos de la guía de onda y, en consecuencia, en las paredes de la cavidad. El ángulo de polarización es de unos 87o, lo que es suficiente para lograr una carga de energía óptima en la cavidad mientras se maximiza el factor de calidad. El factor de calidad, Q0, y la frecuencia resonante, f0, de la cavidad vacía en el tercer modo resonante impar TE103 en el que realizamos las mediciones son 3.200 y 7.435 GHz respectivamente. Las mediciones se realizan en condiciones de laboratorio ambiente siguiendo el protocolo que se indica a continuación.
<ol><li>Registre la temperatura y la humedad relativa y tome la lectura inicial del factor de calidad Q0, y la frecuencia resonante f0 de la cavidad vacía.</li>
	<li>Coloque la muestra asegurada en el soporte de la muestra por encima de la ranura en el centro de la cavidad. Durante las mediciones, la muestra se inserta en la cavidad a través de esta ranura en pasos de aumento del volumen Vxx á hx. w-t, donde hx es la longitud de la muestra insertada en la cavidad, y w y t son el ancho y el grosor de la muestra respectivamente.</li>
	<li>Usando la pinza Vernier en el soporte de la muestra, inserte la muestra en la cavidad en incrementos de 50 m y tome las lecturas del factor de calidad y la frecuencia resonante en cada paso hasta que la muestra se haya bajado 10 mm (1 cm) en la cavidad.</li>
	<li>Retirar la muestra del interior en los mismos incrementos de 50 m y tomar lecturas del factor de calidad y la frecuencia resonante hasta que la muestra se haya retraído por completo.</li>
	<li>Almacene la muestra entre diapositivas de vidrio y devuélvala a la atmósfera de nitrógeno.</li>
	<li>La pérdida dieléctrica, ", de las muestras de papel se obtiene de la descuidada de la perturbación (Ecuación 1). Opcionalmente, la constante dieléctrica, ' se puede obtener de la Vxmedida , y la frecuencia resonante fx mediante la resolución de las ecuaciones de perturbación para (' – 1) como se describe en otroslugares 18, 19,20.</li>
</ol>

<ol><li>Marinissen, E. J., Zorian, Y. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMarinissen%2C+EJ+%22Test+Conference%2C+2009.+ITC+2009.+International%22">Test Conference, 2009. ITC 2009. International</a>. , 1-11 (2009).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22TAPPI%2FANSI+Method+T+401+om-15%2C+Fiber+analysis+of+paper+and+paperboard%22">TAPPI/ANSI Method T 401 om-15, Fiber analysis of paper and paperboard</a>. , TAPPI Press. (2015).</li>
<li>Jablonsky, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose+Fibre+Identification+through+Color+Vectors+of+Stained+Fibre%5BTitle%5D)+AND+%22BioResources%22%5BJournal%5D)">Cellulose Fibre Identification through Color Vectors of Stained Fibre.</a> BioResources. 10 (3), 5845-5862 (2015).</li>
<li>El Omari, H., Zyane, A., Belfkira, A., Taourirte, M., Brouillette, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+Properties+of+Paper+Made+from+Pulps+Loaded+with+Ferroelectric+Particles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Dielectric Properties of Paper Made from Pulps Loaded with Ferroelectric Particles.</a> Journal of Nanomaterials. 2016, 1-10 (2016).</li>
<li>Sahin, H. T., Arslan, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Study+on+Physical+and+Chemical+Properties+of+Cellulose+Paper+Immersed+in+Various+Solvent+Mixtures%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">A Study on Physical and Chemical Properties of Cellulose Paper Immersed in Various Solvent Mixtures.</a> International Journal of Molecular Sciences. 9, 78-88 (2008).</li>
<li>Einfeldt, J., Kwasniewski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Different+Types+of+Cellulose+by+Dielectric+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Characterization of Different Types of Cellulose by Dielectric Spectroscopy.</a> Cellulose. 9, 225-238 (2002).</li>
<li>Zteeman, P. A. M., van Turnhout, J. Dielectric Protperties of Inhomogenous Media. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZteeman%2C+PAM+%22Broadband+Dielectric+Spectroscopy%22">Broadband Dielectric Spectroscopy</a>. Kremer, F., Schonhals, A. , 495-522 (2003).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Broadband+Dielectric+Spectroscopy%22">Broadband Dielectric Spectroscopy</a>. Kremer, F., Schonhals, A. , Springer-Verlag. New York. (2003).</li>
<li>Fenske, K., Misra, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+Materials+at+Microwave+Frequencies%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Microwave+%26+Wireless%22%5BJournal%5D)">Dielectric Materials at Microwave Frequencies.</a> Applied Microwave & Wireless. , 92-100 (2000).</li>
<li>Jonscher, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+Relaxation+in+Solids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics+D%3A+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Dielectric Relaxation in Solids.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 32 (14), 57-70 (1999).</li>
<li>Simula, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+Dielectric+Properties+of+Paper%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Imaging+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Measurement of Dielectric Properties of Paper.</a> Journal of Imaging Science and Technology. 43 (5), 472-477 (1999).</li>
<li>Sundara-Rajan, K., Byrd, L., Mamishev, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moisture+Content+Estimation+in+Paper+Pulp+Using+Fringing+Field+Impedance+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22TAPPI+Journal%22%5BJournal%5D)">Moisture Content Estimation in Paper Pulp Using Fringing Field Impedance Spectroscopy.</a> TAPPI Journal. 4 (2), 23-27 (2005).</li>
<li>Williams, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moisture+Leveling+in+Paper%2C+Wood%2C+Textiles+and+Other+Mixed+Dielectric+Sheets%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Microwave+Power%22%5BJournal%5D)">Moisture Leveling in Paper, Wood, Textiles and Other Mixed Dielectric Sheets.</a> The Journal of Microwave Power. 1 (3), 73-80 (1966).</li>
<li>Kombolias, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-Destructive+Analysis+of+Printing+Substrates+via+Resonant+Cavity+Broadband+Dielectric+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22254th+American+Chemical+Society+National+Meeting%22%5BJournal%5D)">Non-Destructive Analysis of Printing Substrates via Resonant Cavity Broadband Dielectric Spectroscopy.</a> 254th American Chemical Society National Meeting. , Washington, DC. (2017).</li>
<li>Kombolias, M., Obrzut, J., Montgomery, K., Postek, M., Poster, D., Obeng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+Spectroscopic+Studies+of+Biological+Material+Evolution+and+Application+to+Paper%5BTitle%5D)+AND+%22TAPPI+Journal%22%5BJournal%5D)">Dielectric Spectroscopic Studies of Biological Material Evolution and Application to Paper.</a> TAPPI Journal. 17 (9), 501-505 (2018).</li>
<li>Kombolias, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+Dielectric+Spectroscopic+Studies+of+Biological+Material+Evolution+and+Application+to+Paper%5BTitle%5D)+AND+%22PaperCon+2018%22%5BJournal%5D)">Broadband Dielectric Spectroscopic Studies of Biological Material Evolution and Application to Paper.</a> PaperCon 2018. , Charlotte, NC. (2018).</li>
<li>Basics of Measuring the Dielectric Properties of Materials. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Keysight+Technologies%22">Keysight Technologies</a>. 5989-2589, USA. In www.keysight.com, ed Keysight Technologies (2017).</li>
<li>Orloff, N. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+Characterization+by+Microwave+Cavity+Perturbation+Corrected+for+Nonuniform+Fields%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Microwave+Theory+and+Techniques%22%5BJournal%5D)">Dielectric Characterization by Microwave Cavity Perturbation Corrected for Nonuniform Fields.</a> IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 62 (9), 2149-2159 (2014).</li>
<li>Obrzut, J., Emiroglu, C., Kirilov, O., Yang, Y., Elmquist, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Conductance+of+Graphene+from+Non-Contact+Resonant+Cavity%5BTitle%5D)+AND+%22Measurement%22%5BJournal%5D)">Surface Conductance of Graphene from Non-Contact Resonant Cavity.</a> Measurement. 87, 146-151 (2016).</li>
<li>IEC. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomanufacturing-Key+control+characteristics+-+Part+6-4%3A+Graphene+-+Surface+conductance+measurement+using+resonant+cavity%5BTitle%5D)+AND+%22International+Electrotechnical+Commission%3A+2016%22%5BJournal%5D)">Nanomanufacturing-Key control characteristics - Part 6-4: Graphene - Surface conductance measurement using resonant cavity.</a> International Electrotechnical Commission: 2016. , (2016).</li>
<li>Thomas, J., Idris, N. A., Collings, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pontamine+Fast+Scarlet+4B+Bifluorescence+and+Measurement+of+Cellulose+Microfibril+Angles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microscopy%22%5BJournal%5D)">Pontamine Fast Scarlet 4B Bifluorescence and Measurement of Cellulose Microfibril Angles.</a> Journal of Microscopy. 268 (1), 13-27 (2017).</li>
<li>Anderson, C. T., Carroll, A., Akhmetova, L., Somerville, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-Time+Imaging+of+Cellulose+Reorientation+during+Cell+Wall+Expansion+in+Arabdopsis+roots%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiology%22%5BJournal%5D)">Real-Time Imaging of Cellulose Reorientation during Cell Wall Expansion in Arabdopsis roots.</a> Plant Physiology. 152, 787-796 (2010).</li>
<li>Osaki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quick+Determination+of+Dielectric+Anisotropy+of+Paper+Sheets+by+Means+of+Microwaves%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Polymer+Science%22%5BJournal%5D)">Quick Determination of Dielectric Anisotropy of Paper Sheets by Means of Microwaves.</a> Journal of Applied Polymer Science. 37, 527-540 (1989).</li>
<li>Osaki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwaves+Quickly+Determine+the+Fiber+Orientation+of+Paper%5BTitle%5D)+AND+%22TAPPI+Journal%22%5BJournal%5D)">Microwaves Quickly Determine the Fiber Orientation of Paper.</a> TAPPI Journal. 70, 105-108 (1987).</li>
<li>Kombolias, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+Dielectric+Spectroscopic+Studies+of+Cellulosic+Paper+Aging%5BTitle%5D)+AND+%22TAPPI+Journal%22%5BJournal%5D)">Broadband Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper Aging.</a> TAPPI Journal. 17 (9), (2018).</li>
<li>Einfeldt, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+Dielectric+Relaxation+Spectroscopy+to+the+Characterization+of+Cellulosic+Fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Fibers+International%22%5BJournal%5D)">Application of Dielectric Relaxation Spectroscopy to the Characterization of Cellulosic Fibers.</a> Chemical Fibers International. 51, 281-283 (2001).</li>
<li>Driscoll, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Dielectric+Properties+of+Paper+and+Board+and+Moisture+Profile+Correction+at+Radio+Frequency%5BTitle%5D)+AND+%22Paper+Technology+and+Industry%22%5BJournal%5D)">The Dielectric Properties of Paper and Board and Moisture Profile Correction at Radio Frequency.</a> Paper Technology and Industry. 17 (2), 71-75 (1976).</li>
<li>Havlinova, B., Katuscak, S., Petrovicova, M., Makova, A., Brezova, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Study+of+Mechanical+Properties+of+Papers+Exposed+to+Various+Methods+of+Accelerated+Ageing.+Part+I.+The+Effect+of+Heat+and+Humidity+on+Original+Wood-Pulp+Papers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cultural+Heritage%22%5BJournal%5D)">A Study of Mechanical Properties of Papers Exposed to Various Methods of Accelerated Ageing. Part I. The Effect of Heat and Humidity on Original Wood-Pulp Papers.</a> Journal of Cultural Heritage. 10, 222-231 (2009).</li>
<li>Zieba-Palus, J., Weselucha-Birczynska, A., Trzcinska, B., Kowalski, R., Moskal, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+Degraded+Papers+by+Infrared+and+Raman+Spectroscopy+for+Forensic+Purposes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Molecular+Structure%22%5BJournal%5D)">Analysis of Degraded Papers by Infrared and Raman Spectroscopy for Forensic Purposes.</a> Journal of Molecular Structure. 1140, 154-162 (2017).</li>
<li>Capitani, D., Di Tullio, V., Proietti, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nuclear+Magnetic+Resonance+to+Characterize+and+Monitor+Cultural+Heritage%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Nuclear+Resonance+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">Nuclear Magnetic Resonance to Characterize and Monitor Cultural Heritage.</a> Progress in Nuclear Resonance Spectroscopy. 64, (2012).</li>
<li>Bajpai, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBajpai%2C+P+%22Recycling+and+deinking+of+recovered+paper.+1st+edn%22">Recycling and deinking of recovered paper. 1st edn</a>. , Elsevier. (2014).</li>
<li>Fernandes Diniz, J. M. B., Gil, M. H., Castro, J. A. A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hornification-its+origin+and+interpretation+in+wood+pulps%5BTitle%5D)+AND+%22Wood+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Hornification-its origin and interpretation in wood pulps.</a> Wood Science and Technology. 37, 489-494 (2004).</li>
<li>Cao, B., Tschirner, U., Ramaswamy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+pulp+chemical+composition+on+recycling%5BTitle%5D)+AND+%22TAPPI+Journal%22%5BJournal%5D)">Impact of pulp chemical composition on recycling.</a> TAPPI Journal. 81 (12), 119-127 (1998).</li>
<li>Saukkonen, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+the+carbohydrate+composition+of+bleached+kraft+pulp+on+the+dielectric+and+electrical+properties+of+paper%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Effect of the carbohydrate composition of bleached kraft pulp on the dielectric and electrical properties of paper.</a> Cellulose. 22 (2), 1003-1017 (2015).</li>
<li>Wu, B., Taylor, C. M., Knappe, D. R. U., Nanny, M. A., Barlaz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+Controlling+Alkylbenzene+Sorption+to+Municipal+Solid+Waste%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Factors Controlling Alkylbenzene Sorption to Municipal Solid Waste.</a> Environmental Science & Technology. 35 (22), 4569-4576 (2001).</li>
<li>Ho, R., Mai, K. W., Horowitz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+future+of+wires%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+IEEE%22%5BJournal%5D)">The future of wires.</a> Proceedings of the IEEE. 89 (4), 490-504 (2001).</li>
<li>Aoki, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Evaluation+of+back+end+of+line+structures+underneath+wirebond+pads+in+ultra+low-k+device%5BTitle%5D)+AND+%22Electronic+Components+and+Technology+Conference+%28ECTC%29%2C+IEEE+62nd%22%5BJournal%5D)">In Evaluation of back end of line structures underneath wirebond pads in ultra low-k device.</a> Electronic Components and Technology Conference (ECTC), IEEE 62nd. , 1097-1102 (2012).</li>
<li>Rantanen, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identificaiton+of+Secondary+Fiber+in+Paper%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Paper+Recycling%22%5BJournal%5D)">Identificaiton of Secondary Fiber in Paper.</a> Progress in Paper Recycling. , 77-79 (1994).</li>
<li>Topol, A. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+integrated+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22IBM+Journal+of+Research+and+Development%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional integrated circuits.</a> IBM Journal of Research and Development. 50 (4.5), 491-506 (2006).</li>
<li>Jones, K., Benson, S., Roux, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+forensic+analysis+of+office+paper+using+carbon+isotope+ratio+mass+spectrometry+-+Part+1%3A+Understanding+the+background+population+and+homogeneity+of+paper+for+the+comparison+and+discrimination+of+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Forensic+Science+International%22%5BJournal%5D)">The forensic analysis of office paper using carbon isotope ratio mass spectrometry - Part 1: Understanding the background population and homogeneity of paper for the comparison and discrimination of samples.</a> Forensic Science International. 231, 354-363 (2013).</li>
<li>Jones, K., Benson, S., Roux, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+forensic+analysis+of+office+paper+using+oxygen+isotope+ratio+mass+spectrometry.+Part+1%3A+Understanding+the+background+population+and+homogeneity+of+paper+for+the+comparison+and+discrimination+of+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Forensic+Science+International%22%5BJournal%5D)">The forensic analysis of office paper using oxygen isotope ratio mass spectrometry. Part 1: Understanding the background population and homogeneity of paper for the comparison and discrimination of samples.</a> Forensic Science International. 262, 97-107 (2016).</li>
<li>Recycled Paper Research at the Library of Congress. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Library+of+Congress%22">Library of Congress</a>. , Washington, DC. (2014).</li>
<li>TAPPI 550 om-13: Determination of Equilibrium Moisture in Pulp, Paper and Paperboard for Chemical Analysis. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22TAPPI%22">TAPPI</a>. , (2013).</li>
</ol>

Esta es una contribución del Instituto Nacional de Normas y Tecnología, y no está sujeta al derecho de autor. En el presente informe se identifican determinados equipos, instrumentos o materiales comerciales para especificar adecuadamente el procedimiento experimental. Dicha identificación no pretende implicar recomendación o respaldo por parte del Instituto Nacional de Normas y Tecnología o de la Oficina editorial del Gobierno de los Estados Unidos, ni pretende dar a entender que los materiales o equipos identificados son necesariamente el mejor disponible para el propósito. Los autores no tienen nada que revelar.

Hemos demostrado en otros lugares que la presencia de contenido de lignina de fibras altera significativamente el comportamiento dieléctrico de los papeles fabricados15. La especiación no sólo es importante en las pruebas de control de calidad de los papeles modernos, sino de gran interés en el estudio de documentos históricos que fueron fabricados predominantemente a partir de fuentes de plantas no madereras, como el bambú, el cáñamo, el lino y el papiro. Como se muestra en l...

El papel es un producto manufacturado, heterogéneo y chapado compuesto por fibras celulósicas, agentes de dimensionamiento, rellenos inorgánicos, colorantes y agua. Las fibras de celulosa pueden originarse en una variedad de fuentes vegetales; la materia prima se descompone a través de una combinación de tratamientos físicos y/o químicos para producir una pulpa viable que consiste principalmente en fibras de celulosa. La celulosa en el producto de papel también puede recuperarse de fibra secundaria o reciclada1. El Método T401 de TAPPI, "Análisis de fibra de papel y cartón", es actualmente el método de vanguardia para identificar los tipos de fibra y sus proporciones presentes dentro de una muestra de papel y es utilizado por muchas comunidades2. Es una técnica manual y colorimétrica que depende de la agudeza visual de un analista humano especialmente entrenado para discernir los tipos de fibra constituyente de una muestra de papel. Además, la preparación de muestras para el método TAPPI 401 es laboriosa y requiere mucho tiempo, lo que requiere destrucción física y degradación química de la muestra de papel. La tinción con reactivos especialmente prescritos hace que las muestras de fibra estén sujetas a los efectos de la oxidación, lo que dificulta el archivo de muestras para su preservación o la banca de muestras. Por lo tanto, los resultados del Método T 401 de TAPPI están sujetos a interpretación humana y dependen directamente del discernimiento visual de un analista individual, que varía en función del nivel de experiencia y formación de esa persona, lo que conduce a errores inherentes al comparar los resultados entre los conjuntos de muestras y dentro de ellos. Múltiples fuentes de imprecisión e inexactitud están presentes, asícomo 3. Además, el método TAPPI es incapaz de determinar la cantidad de fibra secundaria o la edad relativa de las muestras de papel4,5.
Por el contrario, la técnica de espectroscopia dieléctrica de cavidad resonante (RCDS) que describimos en este artículo ofrece capacidades analíticas que son adecuadas para exámenes en papel. La espectroscopia dieléctrica sondas la dinámica de relajación de los dipolos y los portadores de carga móviles dentro de una matriz en respuesta a campos electromagnéticos que cambian rápidamente, como microondas. Esto implica una reorientación rotacional molecular, haciendo que el RCDS sea particularmente adecuado para examinar la dinámica de las moléculas en espacios confinados, como el agua absorbida en las fibras de celulosa ensumidas en una hoja de papel. Mediante el uso de agua como molécula de sonda, RCDS simultáneamente puede extraer información sobre el entorno químico y la conformación física del polímero de celulosa.
El entorno químico de las fibras de celulosa influye en la extensión de la unión de hidrógeno con moléculas de agua, de ahí la facilidad de movimiento en respuesta a los campos electromagnéticos fluctuantes. El entorno celulósico está determinado, en parte, por las concentraciones de hemicelulosa y lignina en el analito de papel. La hemicelulosa es un polímero hidrofílico ramificado de pentosis, mientras que la lignina es un polímero fenólico, reticulado, reticulado. Las cantidades de hemicelulosa y lignina en una fibra de papel son una consecuencia del proceso de fabricación de papel. El agua absorbida en las particiones de papel entre los sitios hidrófilos, y la unión de hidrógeno dentro del polímero de celulosa, especialmente con las moléculas de agua adsorbidas, influye en el nivel de reticulación dentro de la estructura de celulosa, el nivel de polarización, y la arquitectura de los poros dentro del polímero de celulosa5. La respuesta dieléctrica total de un material es una suma vectorial de todos los momentos dipolo dentro del sistema y se puede distinguir mediante espectroscopia dieléctrica mediante el uso de teorías medias efectivas6,7. Del mismo modo, la capacitancia de un material dieléctrico es inversamente proporcional a su espesor; por lo tanto, la espectroscopia dieléctrica de cavidad resonante es ideal para estudiar la reproducibilidad del espesor de muestra a muestra de materiales de películas ultradelgadas como papel8,9,10. Si bien existe un importante conjunto de trabajos relacionados con el uso de técnicas de espectroscopia dieléctrica para estudiar productos de madera y celulosa, el alcance de esos estudios se ha limitado a cuestiones de fabricación de papel11,12 ,13. Hemos aprovechado la naturaleza anisotrópica del papel para demostrar la aplicación de RCDS a las pruebas de papel más allá de la humedad y las propiedades mecánicas14,15,16 y para demostrar que produce datos numéricos que se pueden utilizar en técnicas de control de calidad, como los estudios de capacidad de calibre y el control estadístico de procesos (SPC) en tiempo real. El método también tiene capacidades forenses inherentes y se puede utilizar para hacer frente cuantitativamente a las preocupaciones de sostenibilidad ambiental, apoyar los intereses económicos y detectar documentos alterados y falsificados.
Teoría y técnica de espectroscopia dieléctrica de cavidad resonante (RCDS) RCDS es una de varias técnicas de espectroscopia dieléctrica disponibles17; fue elegido específicamente porque es sin contacto, no destructivo y experimentalmente simple en comparación con otros métodos de espectroscopia dieléctrica. A diferencia de otras técnicas analíticas utilizadas para estudiar las propiedades del papel, RCDS elimina la necesidad de conjuntos duplicados de mediciones para tener en cuenta los dos lados de una hoja de muestra18. La técnica de cavidad de microondas resonante tiene la ventaja de ser sensible a la conductividad tanto de la superficie como de la conductividad a granel. Por ejemplo, la conductividad superficial de un material de muestra se determina mediante el seguimiento de un cambio en el factor de calidad (Q-Factor) de la cavidad a medida que una muestra se inserta progresivamente en la cavidad en correlación cuantitativa con el volumen18 de la muestra ,19,20. La conductividad se puede obtener simplemente dividiendo la conductividad de la superficie por el espesor de la muestra. La conductividad superficial de un material delgado y chapado como el papel funciona como un proxy para el perfil dieléctrico de un material sometido a prueba (MUT), ya que es directamente proporcional a la pérdida dieléctrica, ", del MUT18,19, 20. La pérdida dieléctrica es una indicación de cuánto calor se disipa por un material dieléctrico cuando se aplica un campo eléctrico a través de él; materiales con mayor conductividad tendrán un mayor valor de pérdida dieléctrica que los materiales menos conductores.
Experimentalmente, la pérdida dieléctrica, ", asociada con la superficie de la muestra se extrae de la tasa de disminución del factor de calidad de resonancia de la cavidad (Q) (es decir, pérdida de energía), con el aumento del volumen de la muestra19. La Q se determina en la frecuencia resonante f a partir de la anchura de 3 dB,f, del pico resonante en la frecuencia resonante f, Q af /f. Esta relación se correlaciona cuantitativamente con la pendiente de <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59991/59991eq1.jpg"> la línea dada por la Ecuación 1 a continuación, donde representa la diferencia <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59991/59991eq2.jpg"> de la recíproca del factor Q de la muestra del factor Q de la cavidad vacía, es la relación del volumen de el espécimen insertado en el volumen de la cavidad vacía, y la intercepción de la línea, b", representa el campo no uniforme en la muestra, como se muestra en la Figura 119.
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59991/59991eq3.jpg">(Ecuación 1)
En este artículo, ilustramos la amplia utilidad de esta técnica determinando las proporciones de las especies de fibra (especiación), determinando la edad relativa de los papeles envejecidos de forma natural y artificial, y cuantificando el contenido de fibra reciclada de la copiadora de oficina blanca analitos de papel. Mientras que la técnica RCDS puede ser adecuada para estudiar otros temas, como el envejecimiento en el aislamiento del papel en los aparatos de energía eléctrica, tales estudios están fuera del alcance de la obra actual, pero sería interesante seguir en el futuro.

<table><tbody><tr><td>papel de oficina de color producido comercialmente&nbsp;</td>Papel <td></td><td>Neenah</td><td>comprado a Staples</td></tr><tr><td>Q-Lab QUV cámara de envejecimiento acelerado</td><td>Q-Lab Corporation, Westlake, OH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>X-Rite eXact&nbsp;</td><td>X-Rite, Inc., Grand Rapids, MI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analizador de redes Agilent N5225A&nbsp;</td><td>Agilent Technologies, Santa Rosa, CA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Guía de onda rectangular WR90&nbsp;</td><td>Agilent Technologies, Santa Rosa, CA</td><td></td><td>R 100 (a = 10,16 mm, b = 22,86 mm, lz =127,0 mm)&nbsp;</td></tr><tr><td>software de análisis de datos JMP</td><td>SAS, Cary, NC</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

desarrollo del método para estudios espectroscópicos dieléctricos de cavidad resonante sin contacto de papel celulósico

Method Development for Contactless Resonant Cavity Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper

Las técnicas analíticas actuales para caracterizar sustratos de impresión y artes gráficas son en gran parte ex situ y destructivas. Esto limita la cantidad de datos que se pueden obtener de una muestra individual y hace que sea difícil producir datos estadísticamente relevantes para materiales únicos y raros. La espectroscopia dieléctrica de cavidad resonante es una técnica no destructiva y sin contacto que puede interrogar simultáneamente ambos lados de un material en chapa dotada y proporcionar mediciones que son adecuadas para interpretaciones estadísticas. Esto ofrece a los analistas la capacidad de discriminar rápidamente entre materiales en chapa en función de la composición y el historial de almacenamiento. En este artículo de metodología, demostramos cómo la espectroscopia dieléctrica de cavidad resonante sin contacto puede utilizarse para diferenciar entre analitos en papel de diferentes composiciones de especies de fibra, para determinar la edad relativa del papel, y para detectar y cuantificar la cantidad de contenido de fibra reciclada después del consumo (PCW) en papel de oficina fabricado.

Razones para elegir el ángulo de la tira de 60o La orientación de corte de la muestra de ensayo influye en la magnitud de la respuesta dieléctrica, como se muestra en el gráfico de la Figura 2. En los experimentos iniciales, las tiras reactivas se cortaron desde los ángulos ortogonales de la hoja, al igual que la práctica estándar para medir las propiedades físicas en la ciencia del papel; sin embargo, las tiras cortadas desde ángulos no ortogonales a lo largo de la hoja ...

Un protocolo para el análisis no destructivo del contenido de fibra y la edad relativa del papel.

Desarrollo del método para estudios espectroscópicos dieléctricos de cavidad resonante sin contacto de papel celulósico

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of ...

Este método proporciona una alternativa objetiva y repetible por máquina a realizar el análisis tradicional de fibra del papel, y supera los límites metrológicos del análisis de fibra tradicional. A diferencia del análisis de fibra tradicional, es rápido, sin contacto, no destructivo, y no requiere formación especializada, ni depende de la agudeza visual de un analista individual. Registre toda la información de fabricación proporcionada con el remanso de papel, como el peso base, el contenido de residuos anunciado por el fabricante después del consumo y el brillo anunciado por el fabricante.Use guantes y realice el manejo con pinzas para evitar arrugas y contaminar las muestras de papel. Tome un promedio de 10 medidas de espesor a lo largo de una hoja de la rema, utilizando una pinza. Identifique la máquina y las direcciones transversales de la hoja.Con un transportador, identifique y corte el papel a lo largo del ángulo de tira deseado entre la máquina y las direcciones transversales. Usando un cortador rotativo, corte las tiras reactivas de 0,5 centímetros de ancho por ocho centímetros de largo en la orientación del objetivo para la muestra. Etiquete las muestras de un extremo y guárdelos entre diapositivas de microscopía de vidrio.Conservar bajo la atmósfera de nitrógeno hasta la prueba. Realice pruebas de fundido de papel aceleradas como se describe en el protocolo de texto. Corte las tiras de muestra de las muestras de papel envejecidas para adaptarlas a la cavidad resonante.El área típica del espécimen es de 0,5 centímetros por ocho centímetros. El accesorio de prueba de cavidad resonante consiste en una guía de onda rectangular WR-90 estándar llena de aire. Registre la temperatura y la humedad relativa.Tome la lectura inicial del factor de calidad, Q-naught, y la frecuencia resonante, f-naught, de la cavidad vacía. Ahora, coloque la muestra asegurada en el soporte de muestra por encima de la ranura en el centro de la cavidad. Durante las mediciones, la muestra se inserta en la cavidad a través de la ranura en pasos de aumento del volumen, donde el volumen es igual a la altura de la muestra insertada por el ancho de la muestra por el espesor de la muestra.Con la pinza Vernier en el soporte de muestra, inserte la muestra en la cavidad en incrementos de 50 micras. Tome lecturas del factor de calidad y frecuencia resonante en cada paso hasta que la muestra se haya reducido 10 milímetros en la cavidad. Retirar la muestra del interior en los mismos incrementos de 50 micras.Tome lecturas del factor de calidad y la frecuencia resonante hasta que la muestra se haya retraído por completo. Almacene la muestra entre toboganes de vidrio y devuélvalos a la atmósfera de nitrógeno. La pérdida dieléctrica de las muestras de papel se obtiene de la pendiente de la perturbación.La orientación de corte de la muestra de ensayo influye en la magnitud de la respuesta dieléctrica. Se muestra una comparación de la respuesta dieléctrica por ángulo de tira para los papeles de oficina vírgenes, como recibidos, azules, de 24 libras antes y después del desvanecimiento UV durante 169 horas. Las tiras cortadas desde ángulos no ortogonales a lo largo de la hoja de papel han proporcionado la mayor resolución entre los tipos de papel, especialmente en las orientaciones de 45 y 60 grados.Los perfiles de pérdida dieléctrica de papeles de fianza que contienen algodón adquiridos por el Gobierno Federal de los Estados Unidos utilizando tiras de 60 grados muestran que se pueden distinguir diferentes concentraciones de fibra de algodón. Los resultados de las pruebas de papel de fianza 100% algodón adquirido por el Gobierno Federal se compararon con un 46% de humedad relativa y un 49% de humedad relativa. Después de 169 horas de envejecimiento acelerado por UV, la degradación del polímero de celulosa es discernible ya que los valores medios de pérdida dieléctrica habían disminuido tanto para las variedades vírgenes como para las de reciclaje.Es notable que la técnica puede distinguir entre los materiales vírgenes y reciclados incluso después del período de envejecimiento acelerado. Un ajuste de regresión lineal basado en la gráfica de contorno muestra la pérdida dieléctrica del papel de copiadora de oficina blanca basada en el brillo anunciado del fabricante y el contenido de papel de desecho reciclado de los analitos. Lo más importante a recordar al intentar este procedimiento es mantener condiciones consistentes de temperatura y humedad de laboratorio.Este método tiene una gran promesa y utilidad directa no sólo para la industria de la pulpa y el papel, sino también para asegurar la fabricación de credenciales, forenses, aplicación aduanera, y la arqueología y la ciencia de la conservación.

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Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

El objetivo de esta investigación fue formar tejido de la pared celular vegetal sintético usando asamblea capa por capa de fibrillas nanocellulose y aislada lignina montado a partir de suspensiones acuosas diluidas. Se han usado técnicas de medición de la superficie de la microbalanza de cristal de cuarzo y microscopía de fuerza atómica para monitorizar la formación del material nanocompuesto de polímero-polímero.

Hacia Biomimicking Madera: Fabricada en monobloque películas de nanocellulose, lignina, y una Policatión sintético

Un microdispositivo con potencial de alto rendimiento se utiliza para demostrar en tres dimensiones (3D) dielectroforesis (DEP) con nuevos materiales. Papel nanoplatelet grafeno y la cinta de doble cara se apilaban alternativamente; un micro-así 700 micras fue perforado transversal a las capas. DEP comportamiento de perlas de poliestireno se demostró en el micro-así.

Desarrollo de un dispositivo 3D grafeno Electrodo dielectroforéticas

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Covalente La unión de anticuerpos a los discos de papel de celulosa y sus aplicaciones en-simple vista colorimétricos inmunoensayos

Aquí se demuestra un método novedoso para las producciones ecológicas y sostenibles de nanocristales de alta estabilidad térmica y carboxilados de celulosa (CNC) y nanofibras (CNF) utilizando ácidos dicarboxílicos sólidos altamente reciclables.

Verde y bajo costo de producción de térmicamente estable y carboxilados de celulosa y nanocristales de nanofibrillas Usando altamente reciclable ácidos dicarboxílicos

Aquí se presenta una técnica de conductividad de microondas resuelta en el tiempo para investigar la dinámica de recombinación directa y mediada por trampas y determinar las movilidades portadoras de semiconductores de película delgada.

La recombinación Dinámica de capa fina en materiales fotovoltaicos a través de conductividad de microondas resuelta en el tiempo

Este protocolo tiene como objetivo presentar un método general para visualizar la lignina, la celulosa y la hemicelulosa en las paredes celulares de las plantas usando imágenes Raman y análisis multivariante.

Combinación de imágenes Raman y Análisis Multivariante para visualizar Lignina, Celulosa y Hemicelulosa en el Muro de la Célula Vegetal

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Raman y métodos IR electroquímicas como herramientas para analizar compuestos orgánicos conjugados

Se presenta un protocolo para la fabricación de un dispositivo para secar simultáneamente múltiples células ópticas.

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Se presenta un método de síntesis para los aerogeles compuestos de paladio bioplantillados con celulosa. Los materiales de aerogel compuesto resultantes ofrecen potencial para aplicaciones de catálisis, detección y almacenamiento de gas hidrógeno.

Método de síntesis para la celulosa nanofibra Biotemplated Palladium Composite Aerogels

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Fabricación de sustrato de dispersión Raman mejorada en superficie flexible (SERS) basado en polidimetilsiloxano (PDMS) para detección ultrasensible

Este protocolo describe un proceso sencillo que utiliza convenientes micromoldes de plástico para operaciones simples de microestampado para fabricar microcanales en papel de celulosa nanofibrilado, logrando un ancho mínimo de 200 μm.

Microestampado: un proceso conveniente para la fabricación de microcanales en microfluídica basada en papel de nanocelulosa

Aprenda un método espectroscópico dieléctrico de cavidad resonante sin contacto para analizar fibras de papel celulósico. Esta técnica ofrece resultados objetivos, repetibles y no destructivos para conservadores e investigadores.

Desarrollo del método para estudios espectroscópicos dieléctricos de cavidad resonante sin contacto de papel celulósico

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