Ce protocole décrit une méthode pour graver du texte, des motifs et des images sur la surface de monolithes d’aérogel de silice sous forme native et teinte et assembler les aérogels en mosaïques.
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Article de méthode
Aérogel de silice esthétiquement amélioré grâce à l’incorporation de gravure au laser et de colorants
Dans cet article
Résumé
Résumé
Une procédure d’amélioration esthétique des monolithes d’aérogel de silice par gravure au laser et incorporation de colorants est décrite dans ce manuscrit. En utilisant une méthode d’extraction supercritique rapide, un grand monolithe d’aérogel de silice (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) peut être fabriqué en environ 10 h. Les colorants incorporés dans le mélange de précurseurs donnent des aérogels teintés de jaune, de rose et d’orange. Le texte, les motifs et les images peuvent être gravés sur la surface (ou les surfaces) du monolithe d’aérogel sans endommager la structure en vrac. Le graveur laser peut être utilisé pour découper des formes de l’aérogel et former des mosaïques colorées.
Introduction
L’aérogel de silice est un matériau nanoporeux, à grande surface, acoustiquement isolant avec une faible conductivité thermique qui peut être utilisé dans une gamme d’applications allant de la collecte de la poussière spatiale au matériau isolant de bâtiment1,2. Lorsqu’ils sont fabriqués sous forme monolithique, les aérogels de silice sont translucides et peuvent être utilisés pour fabriquer des fenêtres hautement isolantes3,4,5.
Récemment, nous avons démontré qu’il est possible de modifier....
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Protocole
Des lunettes de sécurité ou des lunettes de protection doivent être portées lors de la préparation des solutions de précurseurs d’aérogel, du travail avec la presse à chaud et de l’utilisation du système de gravure au laser. Des gants de laboratoire doivent être portés lors du nettoyage et de la préparation du moule, de la préparation de la solution de réactif chimique, du versement de la solution dans le moule dans la presse à chaud et de la manipulation de l’aérogel. Lisez les fiches de données de sécurité (FDS) de tous les produits chimiques, y compris les solvants, avant de travailler avec eux. L’orthosilicate de tétraméthyle (TMOS), le méthanol et l’ammoniac conc....
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Résultats
Ce protocole peut être utilisé pour préparer une grande variété de monolithes d’aérogel esthétiquement agréables pour des applications incluant, mais sans s’y limiter, l’art et la conception de bâtiments durables. L’inclusion dans le mélange précurseur des petites quantités de colorant utilisées ici n’est observée que pour avoir un impact sur la couleur du monolithe d’aérogel résultant; les changements dans d’autres propriétés optiques ou structurelles ne sont pas observés.
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Discussion
Ce protocole montre comment la gravure au laser et l’inclusion de colorants peuvent être utilisées pour préparer des matériaux d’aérogel esthétiques.
La fabrication de grands monolithes d’aérogel (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) nécessite une préparation appropriée de la moisissure par ponçage, nettoyage et application de graisse pour empêcher l’aérogel de coller au moule et les fissures majeures de se former. Les parties du moule en contact direct avec la solution précurseur / l’aérogel bientôt formé.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Les auteurs tiennent à remercier le Fonds de recherche de la faculté de l’Union College, le programme de subventions de recherche étudiante et le programme de recherche d’été de premier cycle pour le soutien financier du projet. Les auteurs tiennent également à remercier Joana Santos pour la conception du moule en trois pièces, Chris Avanessian pour l’imagerie SEM, Ronald Tocci pour la gravure sur la surface incurvée de l’aérogel et le Dr Ioannis Michaloudis pour son inspiration et son travail initial sur le projet de gravure ainsi que pour avoir fourni l’image de Kouros et l’aérogel cylindrique.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Papier de verre grain 2000 | Divers | ||
| Graveur laser 50W | Laser Epilog N’importe | quel découpeur laser convient | |
| Acétone | Fisher Scientific www.fishersci.com | A18-20 | Certifié ACS Reagent Grade ; |
| Hydroxyde d’ammonium (ammoniac aqueux) | Fisher Scientific www.fishersci.com | A669S212 | Certifié ACS Plus, environ 14,8 N, 28,0-20,0 p/p % |
| Béchers | Acheté chez Fisher Scientific | N’importe quel bécher en verre convient. | |
| Eau déminéralisée | Au robinet dans la maison | ||
| Balance numérique | OHaus Explorer Pro | Toute balance numérique convient. | |
| Lingettes nettoyantes jetables | Fisher Scientific www.fishersci.com | 06-666 | KimWipe |
| CorelDraw Graphics Suite | CorelDraw | ||
| Feuille de graphite flexible | Phelps Industrial Products | 7500.062.3 | 1/16" d’épaisseur |
| Fluorescéine | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | F2456 | Teneur en colorant ~95 % |
| Pinceau en mousse ; | Divers ; | 1-2 cm de taille Graisse | |
| sous vide poussé | Dow Corning | ||
| Presse à chaud hydraulique | Tetrahedron www.tetrahedronassociates.com | MTP-14 | N’importe quelle presse à chaud avec contrôle de la température et de la force fonctionnera. Nécessite une température maximale de ~550 F et une force maximale de 24 tonnes. |
| Graveur laser | Épilogue Hélice laser | - 24 | 50 W |
| Méthanol (MeOH) | Fisher Scientific www.fishersci.com | A412-20 | Certifié ACS Grade de réactif, &ge ; 99,8 % |
| Moule | fabriqué en interne | Fabriquer à partir d’acier laminé à froid ou d’acier inoxydable. | |
| Film de paraffine | Fisher Scientific www.fishersci.com | S37441 | Parafilm M Film de laboratoire |
| Rhodamine-6G Rhodamine-6g FlouresceinRhodamine-6g | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | 20,132-4 | Teneur en colorant ~95 % |
| Rhodamine-B Rhodamine-6g FlouresceinRhodamine-6g | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | R-953 | Teneur en colorant ~80 % |
| Savon pour nettoyer le moule | Diverses | ||
| feuilles d’acier inoxydable | Various.0005" d’épaisseur, 304 Acier inoxydable | ||
| Système d’évacuation sous vide | Purex | 800i | Tout système d’échappement convient. |
| Micropipettor variable, 100-1000 & micro ; L | Fabriqué par Eppendorf, acheté auprès de Fisher Scientific www.fishersci.com | S304665 | Any 100-1000 & micro ; L pipette convient. |
Références
- 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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Réimpressions et autorisations
