Technique d’imagerie frugale de l’écoulement capillaire à travers des poudres d’impression polymères tridimensionnelles

Résumé

La technique proposée fournira une approche nouvelle, efficace, frugale et non invasive pour l’imagerie de l’écoulement fluidique à travers un lit de poudre garni, ce qui donnera une résolution spatiale et temporelle élevée.

Résumé

Le développement de nouvelles techniques d’imagerie du transport moléculaire et colloïdal, y compris les nanoparticules, est un domaine de recherche actif dans les études microfluidiques et millifluidiques. Avec l’avènement de l’impression tridimensionnelle (3D), un nouveau domaine de matériaux a émergé, augmentant ainsi la demande de nouveaux polymères. Plus précisément, les poudres polymères, avec des particules moyennes de l’ordre du micron, suscitent un intérêt croissant de la part des communautés académiques et industrielles. Le contrôle de l’accordabilité des matériaux aux échelles de longueur mésoscopique à microscopique crée des opportunités pour développer des matériaux innovants, tels que des matériaux de gradient. Récemment, un besoin de poudres polymères de taille micronique a augmenté, à mesure que des applications claires pour le matériau se développent. L’impression tridimensionnelle fournit un processus à haut débit avec un lien direct avec de nouvelles applications, conduisant à des recherches sur les interactions physico-chimiques et de transport à mésoéchelle. Le protocole décrit dans cet article fournit une technique non invasive pour imager l’écoulement des fluides dans les lits de poudre emballés, offrant une résolution temporelle et spatiale élevée tout en tirant parti de la technologie mobile facilement disponible à partir d’appareils mobiles, tels que les smartphones. En utilisant un appareil mobile commun, les coûts d’imagerie qui seraient normalement associés à un microscope optique sont éliminés, ce qui entraîne une approche scientifique frugale. Le protocole proposé a caractérisé avec succès une variété de combinaisons de fluides et de poudres, créant une plate-forme de diagnostic pour l’imagerie rapide et l’identification d’une combinaison optimale de fluide et de poudre.

Introduction

Le jet d’encre à jet d’encre dans un milieu de poudre représente une technologie importante dans la fabrication additive (impression 3D). Le processus de projection de liant commence par le dépôt de fluides fonctionnels dans des supports en poudre à l’aide d’un procédé d’impression à jet d’encre à balayage. Plus précisément, une tête d’impression à jet d’encre se traduit sur la surface de la poudre, déposant l’agent liant liquide sur une surface de poudre et formant ainsi une pièce solide couche^{par couche 1}. Les technologies de jet de liant à jet d’encre comprennent généralement du sable, des poudres métalliques et des poudres polymères. Cepend....

Protocole

1. Préparation de la cellule d’écoulement microfluidique

REMARQUE: Pour ce protocole, une cellule d’écoulement microfluidique commerciale sera utilisée. En utilisant un produit commercial conçu pour la pénétration de la lumière à partir d’un microscope optique, les défis liés à l’éclairage en fond clair du support seront minimisés.

1. Commencez à préparer la cellule d’écoulement microfluidique en recouvrant la sortie de parafilm pour sceller une extrémité du canal afin que la cellule d’écoulement vide puisse être emballée avec de la poudre polymère. Avant de commencer l’expérience, confirmez que le canal microfluidiq....

Résultats

Dans la section sur l’analyse des données, les données des images accélérées de la figure 3 illustrent la solution d’éthanol à 75 % en poids infiltrant la poudre de polycarbonate (PC). La fluorescéine a été ajoutée à la solution pour améliorer la qualité d’image de cette publication. Dans les images time-lapse, le processus de résolution temporelle commence lorsque le fluide est ajouté à l’entrée. Le temps, t, commence dès que le fluide commence à pénétrer dans le canal. La série d’.......

Discussion

Le protocole fourni dépend fortement des caractéristiques matérielles des particules choisies. Les propriétés des matériaux ayant une incidence sur l’écoulement comprennent la distribution granulométrique 2,3,4,5,11,21, la rugosité de la surface des particules 11, les propriétés chimiques à la surface des particules 2,3,4,5,11,16,21,23

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
µ ;-Slide I Luer	ibidi	80191	Cellule d’écoulement microfluidique
Beaker	Southern Labware	BG1000-800	Verrerie
CALIBRE 301-58 LT Résine polycarbonate naturelle	TRINSEO LLC	CALIBRETM 301-58 LT	Résine polycarbonate naturelle
Ethanol	Sigma Aldrich	1.00983	Hotte à solvant
	Kewaunee	Supreme Air LV Houttes	Utilisé avec 92 FPM à une ouverture de 18"
iPhone 7 plus	Apple
Camera Matériau			Le dessin CAO est fourni dans le fichier supplémentaire
ORGASOL  ; 2002 ES 6 NAT 3	ARKEMA	A12135	Pipette à poudre de polyamide
	VWR	10754-268	Pipette
de transfert jetablePipette	Globe Scientific Inc.	3301-200	Pipette pouvant contenir 125 & micro ; L de
polystyrène	fluide Advanced Laser Materials, LLC.	PS200	Polystyrène pour frittage
Tracker			Outil d’analyse vidéo et de modélisation
VariQuest 100 White Light Model 3-3700	FOTODYNE	; 3-3700	Eau blanche
Eau			distillée

opaque imprimé en 3D