Dessin et hydrophobie-structuration Long Filaments de Silicone Polydimethylsiloxane

Le polydimethylsiloxane est un matériau polyvalent qui ne pouvait pas être formé en longs filaments jusqu’à présent. Bien que les filaments de silicone puissent avoir des applications dans le tissage ou la fabrication additive, nous nous intéressons particulièrement à eux en tant que foldamer modèle. La production évolutive est activée en dessinant déjà le silicone de séchage par un four à tube.

Nous démontrons également un moyen de modifier la surface des filaments de silicone à l’aide d’un déchargeur corona contrôlé par ordinateur. Le moment dans cette procédure est crucial parce que le polymère guérit continuellement. Gardez une insurité à proximité et soyez prêt pour la prochaine étape à l’avance.

Sans une démonstration visuelle, le processus dynamique de fabrication des filaments ne serait pas facilement reproduit. Le processus comporte plusieurs étapes sensibles au temps qui vous obligent à vous adapter à l’évolution des conditions. Pour commencer, connectez le tube de silicone à haute température de diamètre intérieur de 1/8ème pouce à l’air comprimé par une valve de mesure.

Connectez l’autre extrémité du tube à un adaptateur d’extrusion en laiton avec une ouverture de 2,15 millimètres de diamètre. Ensuite, fixez verticalement le four à tubes en céramique cylindrique dans un capot de fumée, à deux pieds au-dessus du plancher du capot. Déposer le papier d’aluminium sous le four pour attraper l’excès de PDMS pendant l’extrusion.

Montez l’adaptateur d’extrusion au-dessus du four à tubes avec l’ouverture centrée sur l’ouverture du four. Assurez-vous que le four n’est pas à un angle de sorte que les filaments extrudés ne contacteront pas le four. Ensuite, fixez un dé avec une coupe circulaire à un extrudeuse et utilisez une attache zippée pour connecter le tube en caoutchouc de silicone à haute température au bit d’extrudeuse.

Connectez l’autre extrémité du tube à l’adaptateur d’extrusion. Dirigez un thermomètre infrarouge vers le four, puis chauffez le four jusqu’à ce que la température intérieure soit d’environ 250 degrés Celsius. Ensuite, déplacez le four sous l’adaptateur d’extrusion de sorte que l’adaptateur ne chauffe pas avant que la production de filament commence.

Ensuite, commencez à préchauffer un tube d’échantillon jetable à 65 degrés Celsius dans un viscomètre qui peut mesurer de 200 à 10 mille secondes millipascales. Vérifiez l’équilibre, réglez le taux de rotation à cinq RPM et réglez le taux de mesure à une fois par minute. Pendant que l’échantillon de tube chauffe, mélanger 18 grammes de base PDMS avec 1,8 grammes d’agent de séchage, dans un bateau de pesage.

Dégazer le mélange PDMS dans un dessiccateur à vide à température ambiante pendant 15 minutes, ou jusqu’à ce qu’il ne reste pas de bulles dans le mélange. Évacuent périodiquement le desiccateur pour faire éclater des bulles près de la surface. Retirez ensuite le tube d’échantillon préchauffé du viscomètre.

Verser le mélange PDMS dégazé en elle, et remettre le tube dans le viscomètre. Démarrez immédiatement la séquence de mesure. Lorsque la viscosité dynamique PDMS atteint quatre mille millipascal secondes, notez l’heure, puis utilisez des pinces pour retirer le tube d’échantillon du viscomètre.

Verser immédiatement le mélange PDMS dans l’extrème de température ambiante. Confirmez que le four est à 250 degrés Celsius et attendez que le PDMS soit sorti du viscomètre pendant environ quatre minutes. Ensuite, déplacez le four sous l’adaptateur d’extrusion et alignez l’aiguille intérieure de l’adaptateur avec le four à tubes.

Tordez la vis de l’extrive par une demi-révolution et commencer à recueillir le filament sur un bâton en bois. Toutes les trois à cinq secondes, tordez l’extrème une autre demi-révolution pour maintenir le flux régulier de PDMS. La fenêtre de viscosité pour dessiner des filaments est très étroite.

Si la viscosité est trop faible, attendez 30 secondes et réessayer. Le PDMS continuera de se croiser à température ambiante. Posez les filaments dessinés sur des supports en bois pour les guérir.

Laissez les filaments guérir à température ambiante pendant 12 heures une fois terminés. Pour commencer le processus de modelage, configurer l’assemblage de modelage dans un capot de fumée, et envoyer le modèle désiré au micro processeur. Ensuite, lavez un filament PDMS durci avec du sulfate de dodecyl à 1 %.

Et rincez-le soigneusement à l’eau ultra pure. Retirer les gouttes visibles d’eau avec de l’air comprimé et laisser le filament finir de sécher dans l’air ambiant. Ensuite, attachez la ligne de pêche non conductrice à la circulaire découpée dans le plateau de filament non conductrice.

Posez le filament PDMS sec sur la coupe centrale du plateau et fixez-le en place avec du ruban adhésif à double face. Insérez le plateau dans une boîte de décharge corona ventilée et assurez-vous qu’il est de niveau. Placez une dalle métallique sous le plateau de filament afin que le filament soit aligné le long du bord de la dalle.

Montez l’électrode de décharge corona environ trois millimètres au-dessus du filament, et connectez le déchargeur corona au micro contrôleur. Fixez l’extrémité libre de la ligne non conductrice au fuseau monté sur le moteur stepper, en veillant à ce que la ligne soit tendue. Exécutez le programme de micro contrôleur pour modeler le filament avec des sections hydrophiles.

Les filaments PDMS produits par cette méthode étaient d’environ 200 micromètres de diamètre et jusqu’à 0,5 mètre de long. Enlever le PDMS de la chaleur avant sa viscosité était assez élevé pour dessiner des filaments, et le laisser traverser le lien à température ambiante pendant quatre minutes et demie, a prolongé la fenêtre de temps dans laquelle les filaments peuvent être filés à environ quatre minutes. Le succès du modelage de couronne a été confirmé par des mesures d’angle de contact de gouttelette.

L’eau a formé des gouttelettes symétriques en forme de baril sur le PDMS hydrophile corona traité, et asymétriques, gouttelettes en forme de coquille sur le PDMS hydrophobe non traité. La clé de cette procédure est que vous manipulez la viscosité de PDMS avec le temps et la température. La viscosité augmente avec le temps à mesure qu’elle se croise et que le séchage s’accélère à des températures plus élevées.

L’approche de guérir partiellement un polymère et de le dessiner à travers un four à tubes, peut être adaptée à d’autres polymères durcis à température. Ces filaments sont suffisamment souples pour être adoptés à de nombreuses conformations, et les régions hydrophobes adhèrent affectivement ensemble dans l’eau. Nous étudions comment le modèle d’hydrophobicité des filaments affecte leurs voies pliante.

PDMS peut couler sur le four et produire une petite flamme. Alignez soigneusement l’extrème avec le four et dégagez rapidement les débris du four avec une cheville en bois.