Processus de fabrication de microstructures tridimensionnelles en utilisant la vaporisation d'un composant sacrificiel

L’objectif global de cette procédure est de fabriquer des structures microvasculaires tridimensionnelles. Ceci est accompli en créant d’abord des fibres sacrificielles en incorporant de l’oxalate d’étain deux dans des fibres d’acide polylactique. La deuxième étape consiste à modeler les fibres en trois dimensions à l’aide de plaques de motifs.

Ensuite, les fibres sont coulées dans une résine d’enrobage. La dernière étape consiste à évacuer les fibres de la résine sous la chaleur et le vide. En fin de compte, le système microvasculaire peut être utilisé à de nombreuses fins, notamment l’échange de chaleur, le transport de masse et les systèmes d’auto-guérison.

En général, les personnes qui débutent dans cette méthode auront du mal à raison du degré de dextérité manuelle et de la conscience visuelle nécessaire pour travailler avec les fibres. La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle car le traitement chimique des fibres et l’enfilage des plaques de motif sont difficiles à apprendre car ils nécessitent une coordination œil-main et un équipement spécialisé. Démarrez le processus d’infusion du catalyseur de fibre avec une broche personnalisée et une source de fibres d’acide polylactique de diamètre connu.

Ici, 200 microns. Enroulez la quantité souhaitée de fibres autour des trois quarts inférieurs de l’axe. Réduisez le chevauchement des fibres pour fournir une exposition maximale à la surface dans une bouteille qui peut être scellée.

Mélangez 400 millilitres d’eau déminéralisée avec 40 millilitres de dysbarique. Un 30. Fermez le flacon et agitez-le jusqu’à l’obtention d’une solution homogène.

Ensuite, placez un bécher de 1000 millilitres dans un bain-marie à 37 degrés Celsius. Versez 400 millilitres de tri fluoroéthanol dans le bécher. Ajoutez la solution de désulfuration d’eau dans le bécher et remuez jusqu’à ce qu’elle soit uniforme.

Ajoutez un gramme de vert malachite ou d’un autre colorant au mélange et remuez jusqu’à dissolution. Maintenant, fixez l’axe au mélangeur numérique et ajustez la hauteur de sorte que l’axe soit à un demi-pouce du bas. Réglez le mélangeur sur 400 tr/min et commencez à mélanger lentement.

Ajoutez 1,3 gramme de catalyseur d’oxalate d’étain au mélange. Ajustez le pH du mélange à l’aide d’hydroxyde de sodium jusqu’à ce que le pH soit d’environ 6,8 à 7,2. Ensuite, fixez un couvercle au bécher et augmentez la rotation de la broche à 500 tr/min.

Maintenez-le pendant 24 heures au cours des deux premières heures. Brisez manuellement toute agglomération d’oxalate d’étain qui se développe. Au bout de 24 heures, faites préchauffer un four à 35 degrés Celsius.

Retirez l’axe du mixeur et placez-le dans le four. Laissez-le sécher toute la nuit. Après au moins huit heures de séchage, retirez la broche du four, déballez les fibres de la broche.

Retirez l’excès de catalyseur des fibres. La fabrication de l’unité d’échange de gaz microvasculaire commence par l’obtention d’une paire de plaques de motif en laiton découpées au laser avec le motif microvasculaire souhaité. Fixez les plaques sur des porte-clips.

Coupez une longueur de 10 pouces de fibre catalysée par micro-canal. Utilisez une plaque coupée au diamètre de la fibre pour retirer tout catalyseur restant des fibres. Utilisez la pointe d’un pistolet à colle chaude pour effiler les bords de la fibre.

Pour ce faire, extrudez lentement les pointes des fibres. Une fois cela fait, enfilez les fibres à travers des trous assortis dans les paires de plaques à motifs en laiton. Ensuite, vissez les plaques sur une boîte de moulage.

Assurez-vous que les fibres ne sont pas tordues lors de la fixation des plaques. Ensuite, enfilez les pointes de fibres à travers les chevilles d’accord de la planche de tension personnalisée, tendez les fibres PLA jusqu’à ce qu’elles soient tendues. Attention à ne pas trop tendre et casser les fibres.

Éliminez les particules en excès du motif de fibre à l’aide d’air comprimé. Mélangez maintenant la base de poly diméthyl xin avec son agent de durcissement dans un rapport de 10 pour un volume, placez le mélange dans un bocal de dessiccation. Dégazez le mélange pendant 10 minutes sous vide.

Versez le mélange PDMS dans la boîte de moulage, mais pas directement sur les fibres. Utilisez une aiguille de calibre 26 pour enlever toutes les bulles dans la boîte de moulage ou entre les fibres. Une fois cela fait, faites durcir l’ensemble à 85 degrés Celsius pendant 30 minutes.

Lorsque la boîte est refroidie, décollez les plaques de laiton de la boîte de moulage, en veillant à ne pas plier les plaques ou à tirer trop fort. Retirez le premier étage durci de la boîte de moulage. Utilisez une aiguille hypodermique avec un calibre d’au moins deux fois le diamètre extérieur des fibres pour percer des trous dans un embout RTV avec l’aiguille en place et un fil de fibre en place à travers le trou.

Retirez ensuite l’aiguille. Le motif des trous doit être similaire à celui de la plaque en laiton, mais plus largement étalé. Ensuite, fixez les embouts à une boîte de moulage plus grande.

Versez une deuxième étape de PDMS et retirez les bulles de gaz restantes. Encore une fois, durci à 85 degrés Celsius pendant 30 minutes. Après le deuxième durcissement, coupez l’excédent de fibres de PLA de l’échantillon.

Placez-le dans un four sous vide à 210 degrés Celsius pendant 24 heures ou jusqu’à ce que la plupart des fibres de PLA aient été évacuées. S’il n’est pas possible d’éliminer le PLA, injectez un millilitre de chloroforme pour dissoudre ce qui reste dans les microcanaux. La fabrication de l’unité est terminée.

Cette procédure fournit une méthode pour fabriquer des structures microvasculaires en résine comme on le voit dans l’unité d’échange gazeux. Illustré en haut. En bas à gauche se trouve le détail d’un segment de la structure.

Des colorants ont été utilisés pour la clarté visuelle. Sur la droite se trouve le motif hexagonal de trous de 200 microns et 300 microns utilisé pour créer les micro-canaux. Les micro-canaux sont complètement creux et peuvent être séparés de moins de 50 microns.

La structure du réseau microvasculaire n’est limitée que par les structures qui peuvent être formées par les fibres sacrificielles. Il est possible que des fuites et des bouchons apparaissent dans les micro-canaux. Sur le côté gauche de cette unité d’échange de gaz se trouve une prise.

Ceux-ci peuvent souvent être éliminés avec un solvant. Sur le côté droit se trouve un exemple de fuite. Celles-ci se forment lorsque les fibres sacrificielles ne sont pas soigneusement nettoyées ou bien tendues Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 45 minutes pour la création de fibres et en 60 minutes pour la fabrication d’unités microvasculaires.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de faire en sorte que les fibres sacrificielles créent un motif tridimensionnel et de résoudre le vaste processus.