Processo di creazione di microstrutture tridimensionali mediante vaporizzazione di un componente sacrificale

Summary

La vaporizzazione di un processo Component sacrificale (Vasc) viene utilizzato per fabbricare strutture microvascolari. Questa procedura utilizza sacrificali poli (lattico) fibre di acido per formare microcanali cave con posizionamento geometrico 3D preciso fornito da piastre di guida microlavorati laser.

Abstract

Strutture vascolari nei sistemi naturali sono in grado di fornire il trasporto ad alta massa attraverso le zone alte della superficie e della struttura ottimizzata. Poche tecniche di fabbricazione dei materiali sintetici sono in grado di imitare la complessità di queste strutture, mantenendo la scalabilità. La vaporizzazione di un processo componente sacrificale (Vasc) è in grado di farlo. Questo processo utilizza fibre sacrificali come modello per formare cavi, microcanali cilindrici incorporati all'interno di una matrice. Stagno (II) ossalato (snox) è incorporato all'interno di poli (lattico) acidi (PLA) fibre che facilita l'uso di questo processo. Il snox catalizza la depolimerizzazione delle fibre PLA a temperature inferiori. I monomeri di acido lattico sono gassosi a queste temperature e possono essere rimossi dalla matrice incorporato a temperature che non danneggiano la matrice. Qui vi mostriamo un metodo per allineare queste fibre che utilizzano piastre microlavorati e un dispositivo di tensionamento per creare modelli complessi di tridimensionalmente microcanali schierati.Il processo permette l'esplorazione di qualsiasi disposizione delle fibre di topologie e delle strutture.

Introduction

I sistemi naturali utilizzano vaste reti vascolari per facilitare molte funzioni biologiche. Trasporto di massa può essere efficacemente conseguiti in tali sistemi ad elevata area superficiale di rapporti in volume e strutture di imballaggio ottimizzati. Mentre molte tecniche di fabbricazione sintetici possono produrre strutture microvascolari, nessuno può produrre microvasculature larga scala, mantenendo la complessità e la compatibilità con i metodi di produzione esistenti ^1-5. Strutture come il polmone aviario forniscono una fonte di ispirazione. Come possiamo fabbricare strutture di questa complessità per migliorare il trasporto di massa?

Protocol

1. Catalizzando Fibre sacrificali

1. Avvolgere la quantità desiderata di poli (lattico) fibre di acido intorno al basso ¾ del mandrino personalizzato. Ridurre le sovrapposizioni della fibra per fornire la massima esposizione di superficie.
2. Mescolare deionizzata H ₂ O con 40 ml di Disperbyk 130 in una bottiglia chiusa e agitare fino ad ottenere una soluzione omogenea. Quindi inserire un becher da 1000 ml in un bagno d'acqua a 37 ° C e versare trifluoroethanol nel becher. La quantità di H ₂ O e TFE per utilizzare dipende dal diametro delle fibre PLA utilizzato.

   Diametro fibra....

Results

Questa procedura fornisce un metodo di fabbricazione di strutture microvascolari incorporati all'interno di una resina. Queste strutture possono conformarsi a una varietà di modelli (Figura 2). La struttura della rete microvascolare è limitata solo dalle strutture che si possono formare con le fibre sacrificali.

Usando una disposizione parallela dei canali microvascolari, trasporto del gas tra flussi fluidi è facilitata come i gas attraversano una membrana inter-canale perme.......

Discussion

L'introduzione del catalizzatore snox nelle fibre PLA permette alle fibre di depolimerizzano a una temperatura inferiore. Questo impedisce la degradazione della resina incorporamento, in questo caso PDMS. Un mandrino personalizzato è richiesto per miscelare correttamente la soluzione di trattamento (Figura 5A). Il mandrino è composta da sei aste di sostegno che circondano un nucleo centrale che si attacca ad un mixer digitale. Le fibre sono avvolte attorno alle aste di supporto in modo che l'are.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Reagent
Ossalato di stagno (II)	Sigma-Aldrich	402761
Disperbyk 130	BYK Additives Instruments
Trifluoroetanolo	Alocarbon
Malachite Verde (grado tecnico)	Sigma-Aldrich	M6880
Idrossido di sodio (≥ 98%, pellet)	Sigma-Aldrich	S5881
Polidimetilsilossano (PDMS)	Dow Corning	3097358-1004	Distribuito da Ellsworth Adhesives
Fibre di acido poli(lattico)	Monofilamento
Material
RW 20 Mixer digitale	IKA	3593001
Essiccatore Jar	Forno Sottovuoto Pyrex
	Fisher Scientific
Terza Mano	Jameco Electronics	26690	Portapiastre
Pistola Colla	Stanley	GR20L
Mandrino			Custom made
Tensioning Board			made