Name: סיליקה אירוגל משופרת מבחינה אסתטית באמצעות שילוב של תחריט לייזר וצבעים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-03-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 21 s
Description: למד שיטה לחריטת אירוג'ל סיליקה צבוע או רגיל באמצעות מערכת חריטת לייזר. הפרוטוקול מדגים הכנת תבניות פלדה, יישור הלייזר ויישומים אסתטיים במדעי החומרים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מבקשים להכיר בקרן המחקר של הפקולטה של מכללת יוניון, בתוכנית מענק מחקר לסטודנטים ובתוכנית המחקר לתואר ראשון בקיץ לתמיכה כספית בפרויקט. המחברים גם רוצים להכיר את ג'ואנה סנטוס על עיצוב התבנית בת שלושת החלקים, כריס אוונסיאן להדמיית SEM, רונלד טוצ'י על החריטה על משטח האווירוגל המעוקל, וד"ר יואניס מיכאלודיס להשראה ועבודה ראשונית על פרויקט החריטה וכן על מתן תמונת קורוס ואיוגל גלילי.

<ol><li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Aerogels+Handbook%22">Aerogels Handbook</a>. Aegerter, M. A., Leventis, N., Koebel, M. M. , Springer. New York. (2011).</li>
<li>Pierre, A. C., Pajonk, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemistry+of+aerogels+and+their+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Chemistry of aerogels and their applications.</a> Chemical Reviews. 102 (11), 4243-4266 (2002).</li>
<li>Zinzi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+and+visual+experimental+characterization+of+a+glazing+system+with+monolithic+silica+aerogel%5BTitle%5D)+AND+%22Solar+Energy%22%5BJournal%5D)">Optical and visual experimental characterization of a glazing system with monolithic silica aerogel.</a> Solar Energy. 183, 30-39 (2019).</li>
<li>Bhuiya, M. M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+monolithic+silica+aerogel+for+fenestration+applications%3A+scaling+up%2C+reducing+cycle+time%2C+and+improving+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Industrial+%26+Engineering+Chemistry+Research%22%5BJournal%5D)">Preparation of monolithic silica aerogel for fenestration applications: scaling up, reducing cycle time, and improving performance.</a> Industrial & Engineering Chemistry Research. 55 (25), 6971-6981 (2016).</li>
<li>Jelle, B. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fenestration+of+today+and+tomorrow%3A+A+state-of-the-art+review+and+future+research+opportunities%5BTitle%5D)+AND+%22Solar+Energy+Materials+and+Solar+Cells%22%5BJournal%5D)">Fenestration of today and tomorrow: A state-of-the-art review and future research opportunities.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 96, 1-28 (2012).</li>
<li>Michalous, I., Carroll, M. K., Kupiec, S., Cook, K., Anderson, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+method+for+surface+etching+of+silica+aerogel+monoliths%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Sol-Gel+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Facile method for surface etching of silica aerogel monoliths.</a> Journal of Sol-Gel Science and Technology. 87 (1), 22-26 (2018).</li>
<li>Stanec, A. M., Anderson, A. M., Avanessian, C., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+and+characterization+of+etched+silica+aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Sol-Gel+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Analysis and characterization of etched silica aerogels.</a> Journal of Sol-Gel Science and Technology. 94, 406-415 (2020).</li>
<li>Sun, J., Longtin, J. P., Norris, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+laser+micromachining+of+silica+aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Crystalline+Solids%22%5BJournal%5D)">Ultrafast laser micromachining of silica aerogels.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 281 (1-3), 39-47 (2001).</li>
<li>Bian, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micromachining+of+polyurea+aerogel+using+femtosecond+laser+pulses%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Crystalline+Solids%22%5BJournal%5D)">Micromachining of polyurea aerogel using femtosecond laser pulses.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 357 (1), 186-193 (2011).</li>
<li>Yalizay, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Versatile+liquid-core+optofluidic+waveguides+fabricated+in+hydrophobic+silica+aerogels+by+femtosecond-laser+ablation%5BTitle%5D)+AND+%22Optical+Materials%22%5BJournal%5D)">Versatile liquid-core optofluidic waveguides fabricated in hydrophobic silica aerogels by femtosecond-laser ablation.</a> Optical Materials. 47, 478-483 (2015).</li>
<li>Vainos, N. A., Karoutsos, V., Mills, B., Eason, R. W., Prassas, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isotropic+contractive+scaling+of+laser+written+microstructures+in+vitrified+aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22Optical+Materials+Express%22%5BJournal%5D)">Isotropic contractive scaling of laser written microstructures in vitrified aerogels.</a> Optical Materials Express. 6 (12), 3814-3825 (2016).</li>
<li>Plata, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerogel-platform+optical+sensors+for+oxygen+gas%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-+Crystalline+Solids%22%5BJournal%5D)">Aerogel-platform optical sensors for oxygen gas.</a> Journal of Non- Crystalline Solids. 350, 326-335 (2004).</li>
<li>Carroll, M. K., Anderson, A. M. Aerogels as platforms for chemical sensors. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCarroll%2C+MK+%22Aerogels+Handbook.+Advances+in+Sol-Gel+Derived+Materials+and+Technologies%22">Aerogels Handbook. Advances in Sol-Gel Derived Materials and Technologies</a>. Aegerter, M., Leventis, N., Koebel, M. , Springer. New York. (2011).</li>
<li>Bockhorst, M., Heinloth, K., Pajonk, G. M., Begag, R., Elaloui, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescent+dye+doped+aerogels+for+the+enhancement+of+Cerenkov+light+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Crystalline+Solids%22%5BJournal%5D)">Fluorescent dye doped aerogels for the enhancement of Cerenkov light detection.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 186, 388-394 (1995).</li>
<li>Carroll, M. K., Anderson, A. M., Gorka, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparing+silica+aerogel+monoliths+via+a+rapid+supercritical+extraction+method%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Preparing silica aerogel monoliths via a rapid supercritical extraction method.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (84), e51421(2014).</li>
<li>Gauthier, B. M., Bakrania, S. D., Anderson, A. M., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+fast+supercritical+extraction+technique+for+aerogel+fabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Crystalline+Solids%22%5BJournal%5D)">A fast supercritical extraction technique for aerogel fabrication.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 350, 238-243 (2004).</li>
<li>Gauthier, B. M., Anderson, A. M., Bakrania, S. D., Mahony, M. K., Bucinell, R. B. Method and device for fabricating aerogels and aerogel monoliths obtained thereby. U.S. Patent. , 8080591 (2011).</li>
<li>Gauthier, B. M., Anderson, A. M., Bakrania, S. D., Mahony, M. K., Bucinell, R. B. Method and device for fabricating aerogels and aerogel monoliths obtained thereby. U.S. Patent. , 7384988 (2008).</li>
<li>Estok, S. K., Hughes, T. A., Carroll, M. K., Anderson, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+characterization+of+TEOS-based+silica+aerogels+prepared+using+rapid+supercritical+extraction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Sol-gel+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Fabrication and characterization of TEOS-based silica aerogels prepared using rapid supercritical extraction.</a> Journal of Sol-gel Science and Technology. 70 (3), 371-377 (2014).</li>
<li>Roth, T. B., Anderson, A. M., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+a+rapid+supercritical+extraction+aerogel+fabrication+process%3A+Prediction+of+thermodynamic+conditions+during+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Crystalline+Solids%22%5BJournal%5D)">Analysis of a rapid supercritical extraction aerogel fabrication process: Prediction of thermodynamic conditions during processing.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 354 (31), 3685-3693 (2008).</li>
<li>Bouck, R. M., Anderson, A. M., Prasad, C., Hagerman, M. E., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cobalt-alumina+sol+gels%3A+Effects+of+heat+treatment+on+structure+and+catalytic+ability%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Crystalline+Solids%22%5BJournal%5D)">Cobalt-alumina sol gels: Effects of heat treatment on structure and catalytic ability.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 453, 94-102 (2016).</li>
<li>Dunn, N. J. H., Carroll, M. K., Anderson, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+alumina+and+nickel-alumina+aerogels+prepared+via+rapid+supercritical+extraction%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Preprints%22%5BJournal%5D)">Characterization of alumina and nickel-alumina aerogels prepared via rapid supercritical extraction.</a> Polymer Preprints. 52 (1), 250-251 (2011).</li>
<li>Tobin, Z. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+characterization+of+copper-containing+alumina+and+silica+aerogels+for+catalytic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Sol-gel+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Preparation and characterization of copper-containing alumina and silica aerogels for catalytic applications.</a> Journal of Sol-gel Science and Technology. 84 (3), 432-445 (2017).</li>
<li>Tsou, P., Brownlee, D. E., Glesias, R., Grigoropoulos, C. P., Weschler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cutting+silica+aerogel+for+particle+extraction%5BTitle%5D)+AND+%22Lunar+and+Planetary+Science+XXXVI.+Part+19%22%5BJournal%5D)">Cutting silica aerogel for particle extraction.</a> Lunar and Planetary Science XXXVI. Part 19. , (2005).</li>
<li>Ishii, H. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+extraction+of+dust+impact+tracks+from+silica+aerogel+by+ultrasonic+microblades%5BTitle%5D)+AND+%22Meteoritics+%26+Planetary+Science%22%5BJournal%5D)">Rapid extraction of dust impact tracks from silica aerogel by ultrasonic microblades.</a> Meteoritics & Planetary Science. 40 (11), 1741-1747 (2005).</li>
<li>Ishii, H. A., Bradley, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Macroscopic+subdivision+of+silica+aerogel+collectors+for+sample+return+missions%5BTitle%5D)+AND+%22Meteoritics+%26+Planetary+Science%22%5BJournal%5D)">Macroscopic subdivision of silica aerogel collectors for sample return missions.</a> Meteoritics & Planetary Science. 41 (2), 233-236 (2006).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

פרוטוקול זה מדגים כיצד ניתן להשתמש בתחריט לייזר והכללה של צבעים כדי להכין חומרי אירוג'ל אסתטיים.
ביצוע מונוליתים אירוגל גדול (10 ס"מ x 11 ס"מ על 1.5 ס"מ) דורש הכנת עובש נכונה באמצעות ליטוש, ניקוי ויישום שומן כדי למנוע את האירוג'ל מלהידבק לתבנית וסדקים גדולים מלהיווצר. חלקי התבנית במגע ישיר עם פתרון הקדמה / בקרוב להיווצרות אירוג'ל הם הקריטיים ביותר. הפחתת חספוס פני השטח של התבנית באמצעות ליטוש מכונה תשפר את הביצועים. חשוב להחיל גריז רק על ההיקף החיצוני (13 מ"מ) של החלק העליון של התבנית, כך שכאש...

סיליקה aerogel הוא ננו נקבובי, שטח פנים גבוה, חומר בידוד אקוסטי עם מוליכות תרמית נמוכה שניתן להשתמש במגוון של יישומים מאיסוף אבק חלל לבניית חומר בידוד1,2. כאשר מיוצר בצורה מונוליטית, aerogels סיליקה הם שקופים וניתן להשתמש בהם כדי להפוך חלונות מבודדים מאוד3,4,5.
לאחרונה, הוכחנו כי ניתן לשנות את המראה של אירוג'ל סיליקה על ידי חריטה על או חיתוך דרך פני השטח באמצעות מערכת חריטה לייזר6,7 מבלי לגרום נזק מבני בתפזורת aerogel. זה יכול להיות שימושי עבור ביצוע שיפורים אסתטיים, הדפסת מידע מלאי עיבוד מונוליתים aerogel לצורות שונות. לייזרים Femtosecond הוכחו לעבוד עבור גולמי "מיקרו עיבוד שבבי" של אירוגלים8,9,10,11; עם זאת, הפרוטוקול הנוכחי מדגים את היכולת לשנות את פני השטח של אירוגלים עם מערכת חריטה לייזר פשוטה. כתוצאה מכך, פרוטוקול זה חל באופן כללי על הקהילות האמנותיות והטכניות.
ניתן גם לשלב צבעים בתערובת המבשרת הכימית של האירוג'ל ובכך ליצור אירוג'לים מסוממים בצבע עם מגוון גוונים. שיטה זו שימשה לייצור חיישנים כימיים12,13, כדי לשפר את זיהוי Cerenkov14, ומסיבות אסתטיות בלבד. כאן, אנו מדגימים את השימוש בצבעים ותחריט לייזר כדי להכין אירוג'לים אסתטיים.
בסעיף הבא, אנו מתארים נהלים להכנת מונוליתים אירוגל סיליקה גדולים, שינוי הליך הכנת המונולית לשלב צבעים, חריטה של טקסט, דפוסים ותמונות על פני השטח של מונולית אירוגל, וחיתוך צורות ממונוליתים צבועים גדולים שיורכבו לפסיפסים.

<table><tbody><tr><td>2000 חצץ נייר זכוכית</td><td>שונים</td><td></td><td></td></tr><tr><td>50W חרט לייזר</td><td>אפילוג לייזר</td><td></td><td>כל חותך לייזר מתאים</td></tr><tr><td>אצטון</td><td>פישר סיינטיפיק www.fishersci.com</td><td>A18-20</td><td>מוסמך ACS ריאגנט כיתה&nbsp;</td></tr><tr><td>אמוניום הידרוקסיד (אמוניה מימית)</td><td>Fisher Scientific www.fishersci.com</td><td>A669S212</td><td>ACS Plus מוסמך, כ-14.8N, 28.0-20.0 w/w%</td></tr><tr><td>כוסות</td><td>שנרכשו מפישר סיינטיפיק</td><td></td><td>כל זכוכית מתאימה.</td></tr><tr><td>מים נטולי יונים</td><td>על הברז בבית</td><td></td><td></td></tr><tr><td>איזון דיגיטלי</td><td>OHaus Explorer Pro</td><td></td><td>כל איזון דיגיטלי מתאים.</td></tr><tr><td>מגבוני ניקוי חד פעמיים</td><td>פישר סיינטיפיק www.fishersci.com</td><td>06-666</td><td>KimWipe</td></tr><tr><td>תוכנת ציור</td><td>CorelDraw חבילת</td><td></td> גרפיקה <td>CorelDraw</td></tr><tr><td>גיליון גרפיט גמיש</td><td>פלפס מוצרים תעשייתיים</td><td>7500.062.3</td><td>1/16 אינץ' עובי</td></tr><tr><td>פלואורסצאין</td><td>סיגמא אולדריץ' www.sigmaaldrich.com</td><td>F2456</td><td>תכולת צבע ~ 95%</td></tr> <tr><td>מברשת צבע קצף&nbsp;</td><td>אמנים שונים&nbsp;</td><td></td><td>גודל 1-2 ס"מ</td></tr><tr><td>גריז ואקום גבוה</td><td>דאו קורנינג</td><td></td><td></td></tr><tr><td>הידראולי מכבש חם</td><td>טטרהדרון www.tetrahedronassociates.com</td><td>MTP-14</td><td>כל מכבש חם עם בקרת טמפרטורה וכוח יעבוד. זקוק לטמפרטורה מקסימלית של ~550 F וכוח מרבי של 24 טון.</td></tr><tr><td>חרט לייזר</td><td>אפילוג לייזר</td><td>סליל לייזר - 24</td><td>50 W</td></tr><tr><td>מתנול (MeOH)</td> <td>פישר סיינטיפיק www.fishersci.com</td><td>A412-20</td><td>מוסמך ACS ריאגנט דרגה, &ge; 99.8%</td></tr> <tr><td>עובש</td><td>מיוצר בבית</td><td></td><td>מיוצר מפלדה מגולגלת קרה או נירוסטה.</td></tr><tr><td>סרט פרפין</td><td>פישר סיינטיפיק www.fishersci.com</td><td>S37441</td><td>Parafilm M סרט מעבדה</td></tr><tr><td>רודמין-6 גרם רודמין-6 גרם פלורסצאיןרודמין-6 גרם</td><td>סיגמא אולדריץ' www.sigmaaldrich.com</td><td>20,132-4</td><td>תכולת צבע ~95%</td></tr> <tr><td>רודמין-B רודמין-6 גרם פלורסצאיןרודמין-6 גרם</td><td>סיגמא אולדריץ' www.sigmaaldrich.com</td><td>R-953</td><td>תכולת צבע ~80%</td></tr><tr><td>סבון לניקוי עובש</td><td>רדיד</td> נירוסטה שונים <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>בעובי שונים.0005 אינץ', 304 נירוסטה</td><td></td> Tetramethylorthosilicate (TMOS) Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com 218472-500G 98% טוהר, CAS 681-84-5 מנקה אולטרסאונד FisherScientific FS6 153356 כל סוניקטור מתאים.<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>מערכת פליטה ואקום</td><td>Purex</td><td>800i</td><td>כל מערכת פליטה מתאימה.</td></tr><tr><td>מיקרו-פיפטור משתנה, 100-1000 ומיקרו; L</td><td>מיוצר על ידי Eppendorf, נרכש מ-Fisher Scientific www.fishersci.com</td><td>S304665</td><td>Any 100-1000 &micro; L פיפטור מתאים.</td></tr></tbody></table>

סיליקה אירוג'ל משופרת מבחינה אסתטית באמצעות שילוב של תחריט לייזר וצבעים

Aesthetically Enhanced Silica Aerogel Via Incorporation of Laser Etching and Dyes

הליך לשיפור אסתטי של מונוליתים אירוגל סיליקה על ידי חריטה בלייזר ושילוב צבעים מתואר בכתב יד זה. בשיטת מיצוי סופר-ביקורתית מהירה, ניתן לפברק מונולית אירוגל סיליקה גדול (10 ס"מ על 11 ס"מ על 1.5 ס"מ) בתוך כ-10 שעות. צבעים המשולבים בתערובת מבשר גורמים לאירוגלים צהובים, ורודים וכתומים. טקסט, דפוסים ותמונות יכולים להיות חרטים על פני השטח (או המשטחים) של מונולית האווירוגל מבלי לפגוע במבנה בתפזורת. ניתן להשתמש בחריטה בלייזר כדי לחתוך צורות מהאירוג'ל וליצור פסיפסים צבעוניים.

פרוטוקול זה יכול לשמש להכנת מגוון רחב של מונוליתים אירוגל אסתטי עבור יישומים כולל, אך לא רק, אמנות ועיצוב בנייה בר קיימא. הכללה בתערובת מבשר של כמויות קטנות של צבע המועסקים כאן הוא רק נצפתה כדי להשפיע על הצבע של מונולית אירוגל וכתוצאה מכך; שינויים במאפיינים אופטיים או מבניים אחרים אינם נצפים.
איור 8 מראה גישה להכנת פסיפס אירוגל ממונוליתים גדולים של סיליקה. אותו דפוס (מוצג באיור ...

פרוטוקול זה מתאר שיטה לחריטת טקסט, דפוסים ותמונות על פני השטח של מונוליתים של אירוגל סיליקה בצורה מקורית וצבעונית והרכבת האירוג'לים לעיצובי פסיפס.

A procedure for aesthetically enhancing silica aerogel monoliths by laser etching and incorporation of dyes is described in this manuscript. Using a rapid ...

פרוטוקול זה מציג את המתודולוגיה החזותית הראשונה לחריטה וחיתוך אירוגל רגיל וצבעוני באמצעות מערכת חריטה בלייזר. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא הפשטות שלה כפי שהוא מאפשר מונוליתים Aerogel של כל צורה, גודל, או צבע להיות חרוט. מצגת וידאו מאפשרת הדגמה של השיקולים המעשיים של הפרוטוקול, כולל מיקום של Aerogel ויישור של חותך הלייזר.להכנת עובש לייצור מונולית אירוגל, בחר תבנית פלדה בת שלושה חלקים המורכבת מחלק עליון, אמצעי ותחתון עם מידות חיצוניות של 15.24 על 14 ס"מ בחלל 10 על 11 ס"מ במרכז. בחלק העליון של התבנית צריכים להיות שבעה חורי אוורור 0.08 ס"מ בכל צד. השתמש בסבון מדולל ובספוג בעל מרקם מחוספס כדי לקרצף את החלקים העליונים, האמצעיים והתחתונים של התבנית ולייבש את כל החלקים הנקיים של התבנית במגבת נייר.לאחר הייבוש, יש להשתמש במגבון ניקוי חד פעמי לנגב את התבנית עד שהמנגב לניקוי יישאר נקי. לאחר מכן, השתמש 2, 000 נייר זכוכית חצץ חול קלות כל המשטחים עד התבנית היא חלקה למגע וכל שאריות משימושים קודמים הוסר, תוך תשומת לב נוספת לחלק הפנימי של התבנית האמצעית שבו Aerogel נוצר. נקה את חורי האוורור בחלק התבנית העליונה עם אוויר דחוס והחל ידנית כ-2.4 מיליליטר של שומן ואקום גבוה בשכבה עבה, אפילו מילימטרית אחת עד שני מילימטרים על כל משטח המחבר העליון של התבנית התחתונה וכמיליליטר של גריז בשכבה עבה, אפילו אחת עד שני מילימטרים על החצי החיצוני של משטח החיבור התחתון של התבנית העליונה.יש למרוח כ-0.5 מיליליטר של שומן ואקום גבוה בשכבה של פחות מ-0.5 מ"מ על המשטחים הפנימיים של התבניות העליונות והתחתון ולהשתמש במחיק ניקוי חד פעמי כדי לנגב עודפי גריז עד שהמשטח מרגיש חלק וללא דביקות מהשמן. באופן ידני להחיל 0.5 מיליליטר של שומן ואקום גבוה בשכבת 0.5 מילימטר אפילו פחות של שומן על פני השטח הפנימיים של התבנית האמצעית. כדי להכין את קובץ תבנית החריטה, פתח מסמך חדש ביישום ציור מתאים והוסף את הטקסט או התמונה הרצויים בכל גודל ורוחב קו ישירות למסמך ולאחר מכן שמור את הקובץ.כדי לחרוט מונולית אירוגל, הפעל תחילה את החריטה בלייזר, מערכת פליטת ואקום ומחשב מחובר. מדוד את גודל משטח המונולית של Aerogel שייחרט ויפתח את קובץ תבנית החריטה. הגדר את גודל הממד של המסמך כך שיתאימו לגודל המונולית של Aerogel הנמדד ופתח את המכסה של החריטה בלייזר.השתמש ביד בכפפה כדי למקם את האירוג'ל על משטח החריטה בלייזר וליישר את האירוג'ל בפינה השמאלית העליונה עם האירוג'ל שנוגע בסרגלים העליונים והשמאליים. הפוך את מד המיקוד הידני של המגנט בצורת V המחובר ללייזר הפוך ולחץ על הפוקוס על חרט הלייזר. הגן על מונולית Aerogel עם ניגוב ניקוי חד פעמי והשתמש בחץ למעלה בלוח הבקרה של חרט הלייזר כדי להזיז את פלטפורמת החריטה בלייזר עד שהחלק התחתון של מד המיקוד הידני רק נוגע באירוג'ל.הסר את המחיקה והחזר את המד למיקומו המקורי. סגור את מכסה חריטה הלייזר ולחץ על קובץ והדפסה בתוכנית הציור. בחר בחר את חריטת הלייזר כמיקום ההדפסה ופתח את חלון ההעדפות כדי להגדיר את מאפייני המדפסת.בחר את מצב הרסטר בתוך DPI של 600, מהירות של 100%ועוצמה של 55%אשר שגודל החלק תואם לגודל המונולית של Aerogel הנמדד ולחץ על החל והדפסה. בחלונית הקדמית של החריטה בלייזר, לחץ על משימה ובחר את שם הקובץ המתאים. לחץ על Go.כאשר החריטה בלייזר מסתיימת, לחץ על פוקוס והשתמש בחץ למטה בלוח הבקרה הקדמי של חריטת הלייזר כדי להוריד את הבסיס.השתמש ביד בכפפה כדי להעביר בעדינות את האירוג'ל מפלטפורמת החריטה בלייזר למיכל שלו ולחץ על אשפה כדי לטהר את העבודה מהחריטה. כדי לחתוך מונולית אירוגל, הפעל את החריטה בלייזר, מערכת פליטת ואקום ומחשב מחובר ומדוד את גודל משטח המונולית של Aerogel לחיתוך. לחיתוך כללי, פתח מסמך חדש בתוכנית הציור והזן את הממדים עבור גודל המסמך כדי לתאם עם גודל המונולית של Aerogel הנמדד.השתמש בכלי הציור ברוחב קו השיער כדי ליצור את התבנית שתיחתך ולמקם את התבנית כך שתתאים למיקום החיתוך הרצוי על ה- Aerogel. נקה גיליון עבה 0.0127 מילימטר של רדיד נירוסטה גדול מספיק כדי לכסות את הבסיס של מונולית Aerogel עם אצטון ולהניח את נייר הכסף על פלטפורמת החריטה לייזר. יישר את נייר הכסף של Aerogel ופלדת אל-חלד בפינה השמאלית העליונה כאשר האירוג'ל נוגע בסרגלים העליונים והשמאליים ולהתאים את מיקום המד כפי שהודגם.לחץ על קובץ והדפסה בתוכנית הציור ובחר בחריטה בלייזר כמיקום ההדפסה ופתח את חלון ההעדפות כדי להגדיר את מאפייני המדפסת. בחר את המצב הווקטורי והגדר את ה- DPI ל- 600, את המהירות ל- 3% את העוצמה ל- 90% ואת התדירות של 1, 000 הרץ. ודא שגודל החלק תואם לגודל Aerogel הנמדד.עומק החתך ישתנה עם מהירות הלייזר. לחץ על איוב ולך כדי ליזום את החיתוך כפי שהודגם. לאחר איסוף המדגם, השתמש במברשת קצף כדי להסיר בעדינות כל חתיכות קטנות של Aerogel אבלציה שנותרו על פניו של המונולית שהיה במגע עם הלייזר.עבור גישה זו של פסיפס אירוגל, אותה תבנית נחתכה לשלושה מונוליתים שונים של אירוגל צבועים והחתיכות הורבנו מחדש לתבנית פסיפס. ניתן לחרוט עיצובים על חתיכות מונוליטיות קטנות יותר כפי שהודגם כדי להשיג סידורים מעניינים מבחינה ויזואלית בתנאי אור טבעיים אולטרה סגולים אפילו על חתיכות קטנות יותר. כפי שניתן להמחיש, אירוגלים מקומיים יכולים להיות חקוקים בדפוסים של צפיפות שונה עם תצלומים המודפסים על פני השטח הקדמיים של אירוגל מישורי, על משטח מעוקל, ועל אירוגלים צבועים פלואורסצנטיים.בתמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורקת זו של אירוג'ל סיליקה חרוט, ניתן לראות את הממשק בין הקווים החרוטים לבין האירוג'ל הננו-נקבובי הכמעט חלק. חריטה גורמת אבלציה והמסה של חומר פני השטח למבנים דמויי חוט כפי שנצפו בתמונה זו מראה את ההשפעה של פעימת לייזר אחת של Aerogel. הכנה זהירה, כולל התאמת ניגודיות של התמונות שיש לחרוט, היא קריטית להשגת תוצאות באיכות גבוהה.עידון נוסף של שיטת החריטה בלייזר יכול לספק חלופה למיקרו-עיבוד של אירוגלים סיליקה. מונוליתים Aerogel אסתטי יכול למצוא יישום במגוון רחב של תחומים, כולל יצירות אמנות ומבנים בני קיימא.

aesthetically-enhanced-silica-aerogel-via-incorporation-laser-etching

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

Biosensors ממשק עם סביבות מורכבות ביולוגיות ולבצע איתור ממוקד על ידי שילוב של חיישנים רגישים מאוד עם בדיקות ספציפיות ביותר המחוברים חיישן באמצעות שינוי פני השטח. הנה, אנחנו מדגימים functionalization פני השטח של חיישנים אופטיים עם סיליקה ביוטין באמצעות סוכני צימוד silane לגשר על חיישן את הסביבה הביולוגית.

הוספת בדיקות ביולוגיות Biosensors סיליקה אופטי באמצעות סוכני צימוד silane

אנו מתארים את השימוש בטכניקת לייזר פחמן דו חמצני reflow לייצר חללים סיליקה התהודה, כולל חופשית עומד microspheres ועל שבב microtoroids. שיטת reflow מסיר פגמים על פני השטח, מה שמאפשר חיים ארוכים פוטון בתוך המכשירים. המכשירים וכתוצאה מכך יש אולטרה גורמים באיכות גבוהה, מה שמאפשר יישומים החל התקשורת כדי biodetection.

ייצור של אולטרה סיליקה Microresonators באיכות גבוהה פקטור

מאמר זה מתאר שיטת חילוץ סופר קריטית מהירה לבודת aerogels סיליקה. על ידי ניצול עובש מוגבל ועיתונות חמה הידראולית, יכול להתבצע aerogels מונוליטי בשמונה שעות או פחות.

הכנת מונוליתים Aerogel סיליקה באמצעות ראפיד סופר קריטי חילוץ שיטה

אנו מדווחים על תהליך של שינוי באתרו של HF טופל סי פני (001) למצב הידרופילי או הידרופובי על ידי הקרנת דגימות בתאי microfluidic המלא H 2 O 2 פתרונות מתנול 2 O פתרון (0.01% -0.5%) או / H באמצעות לייזר UV פעמו של שטף דופק נמוך יחסית.

פינת שינוי סלקטיבית של יכולת רטיבות משטח סיליקון על ידי פעמו UV לייזר הקרנה בסביבה נוזלית

הליך זה מתאר כיצד לתמצת ציטוכרום C (CYT. ג) סיליקה (SiO 2) סול ג'ל, תהליך ג'לים אלה כדי ליצור bioaerogels, ולהשתמש bioaerogels אלה להכיר תחמוצת החנקן במהירות (NO) באמצעות תגובה גז פאזיים. סוג זה של פרוטוקול עשוי לסייע בפיתוח העתידי של חיישנים ביולוגיים או מכשירי bioanalytical אחרים.

encapsulating ציטוכרום<em&gt; ג</em&gt; ב סיליקה אירוג&#39;ל Nanoarchitectures ללא מתכת חלקיקים תוך שמירת גז שלב פעילות ביולוגית

כאן אנו מציגים פרוטוקולים להכנה של בדיקות aerogels קטליטי על ידי שילוב מתכת מינים סיליקה פלטפורמות אירוג'ל אלומינה. שיטות להכנת חומרים באמצעות מלחי נחושת, נחושת המכיל חלקיקים הינם כלולים. קטליטי פרוטוקולי בדיקה להדגים את היעילות של אלה aerogels ליישומים זרז-כיוונית.

ייצור ובדיקה של Aerogels קטליטי להכין אותה באמצעות מיצוי דודי סופר מהיר

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לסנתז חומרים סיליקה bioinspired, לשתק אנזימים המצוי בו. סיליקה הוא מסונתז על ידי שילוב של סודיום סיליקט, אמין 'תוספת', אשר מנטרלים בקצב מבוקר. ניתן לשנות תכונות של חומר ותפקוד בחיי עיר אנזים הנייח או פוסט-סינתטי • חומצה תנאי של תוספים שעברו אנקפסולציה.

הכנת סיליקה פונקציונלי באמצעות שיטת Bioinspired

שיטת סינתזה המבוסס על פתרון הפחתה מהירה, ישיר כדי לקבל aerogels Au, Pd ו- Pt מוצג.

שיטה מהירה סינתזה Au, Pd ו- Pt Aerogels באמצעות הפחתת המבוסס על פתרון ישיר

עבודה זו מציגה פרוטוקולים microfabrication להשגת חללים ועמודים עם מחדש ופרופילים מחדש כפליים על SiO2/Si וופלים באמצעות פוטוגרפיה ותחריט יבש. משטחי מיקרו בעלי מרקם כתוצאה מראים דוחה נוזלי מדהים, מאופיין מלכודת חזקה לטווח ארוך של אוויר תחת נוזלי הרטבה, למרות wettability פנימית של סיליקה.

עיבוד SiO2/סי משטחים אומניפובי על ידי גילוף מיקרוטקסטורות גז-מיקרו הכוללת חללים מחדש ושני עמודים

מוצג כאן הוא פרוטוקול החורגים למימוש ממברנות גז הראפ (אבני חן) מ SiO2/Si וופלים באמצעות טכנולוגיית מיקרו מעגלים משולבים. כאשר סיליקה-אבני חן שקועים במים, החדירה של מים נמנעת, למרות הרכב חובב מים של סיליקה.

הוכחת הרעיון עבור ממברנות גז-הראפ נגזר מהמים אוהבי מים2/Si/sio2 וופלים עבור התפלה ירוק

עבודה זו נועדה להקל על הפיתוח של טכניקות סטנדרטיות עבור הספגה או השתלה של תרכובות aminated על מצעי סיליקה, אשר מתוארים לעתים קרובות בהרחבה בספרות. כמויות ספציפיות של ממס, מצע, אמינים וערכים של פרמטרים ניסיוניים חשובים אחרים יידונו בפירוט.

מתודולוגיה סינתטית להכנת חומרים מרוכבים מבוססי אמין ספוג ומושתל ללכידת פחמן

למד שיטה לחריטת אירוג'ל סיליקה צבוע או רגיל באמצעות מערכת חריטת לייזר. הפרוטוקול מדגים הכנת תבניות פלדה, יישור הלייזר ויישומים אסתטיים במדעי החומרים.

סיליקה אירוג'ל משופרת מבחינה אסתטית באמצעות שילוב של תחריט לייזר וצבעים

גלה סרטונים נוספים