Name: Produzione di tridimensionalmente microstrutturate nanocompositi attraverso Microfluidic Infiltration (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-12T23:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 24 s
Description: Scopri la produzione di travi nanocomposite microstrutturate in 3D mediante infiltrazione microfluidica diretta di nanocompositi termoindurenti. Questa tecnica avanzata consente il controllo preciso dell'orientamento dei nanorinforzi per applicazioni in microelettronica e monitoraggio strutturale.

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

Gli autori riconoscono il sostegno finanziario FQRNT (Le Fonds Quebec de la recherche sur la nature et les Technologies). Gli autori desiderano ringraziare il supporto consulenziale del Prof. Martin Levesque, Prof. mio Ali El Khakani e il dottor Brahim Aissa.

1. Fabbricazione di 3D microfluidici Networks <ol><li> Fate sciogliere l&#39;inchiostro fuggitivo a 80 ° C e caricarlo in una siringa da 3 ml. Nota: L&#39;inchiostro fuggitivo è una miscela binaria di una cera microcristallina e vaselina con una proporzione in peso di 40:60. </li><li> Scegliere un ugello di deposizione in funzione del diametro del filamento desiderato (es diametro interno (ID) = 150 pm). </li><li> Installare l&#39;ugello sul cilindro della siringa contenente il materiale di inchiostro e montarlo sul supporto siringa del robot di erogazione. </li><li> Utilizzare un programma Excel per progettare il percorso mobile del robot di erogazione per la fabbricazione della struttura scaffold 3D desideri. Nota: Le dimensioni complessive della struttura inchiostro 3D e spaziatura filamenti in un dato strato possono essere facilmente programmati, in questo caso, le dimensioni sono 60 mm di lunghezza da 7.5 mm di larghezza, e 1,7 mm di spessore di 0,25 mm in spaziatura orizzontale tra ciascun filamento. </li><li&gt; Impostare la pressione di deposizione sul regolatore di pressione e la velocità del robot di erogazione. Nota: Il diametro del filamento inchiostro fuggitivo varia a seconda del diametro dell&#39;ugello, pressione di deposizione, viscosità dell&#39;inchiostro e la velocità di erogazione. Qui, il diametro del filamento è ~ 150 micron per una velocità di deposizione di 4,7 mm / sec con una pressione di estrusione di 1.9 MPa. </li><li> Avviare la fabbricazione del microscaffold con la deposizione dei filamenti a base di inchiostro su un substrato di resina epossidica, che porta ad un modello 2D (Figura 2a). </li><li> Depositare strati successivi in successione incrementando la z-posizione dell&#39;ugello di erogazione di una quantità pari al diametro dei filamenti (Figura 2b). Nota: strutture 3D autoportanti con altre geometrie e molti strati (ad esempio, a poche centinaia di strati) potrebbe essere costruito. </li><li> Mescolare le due parti di resina epossidica (cioè la resina e l&#39;indurente) utilizzati per l&#39;incapsulamento e degassarla epmiscela oxy sotto vuoto per un tempo definito (qui, 0,15 bar per 30 min) per rimuovere le bolle intrappolate durante la miscelazione dei componenti epossidici. Nota: Il tempo di degasaggio può variare con il tempo di gelificazione della miscela epossidica. Per un sistema epossidico differente, il tempo di degassamento richiesta può essere più o meno lungo. </li><li> Caricare la resina epossidica in una siringa 3 ml usando un erogatore fluido applicando una pressione negativa e quindi montare una multa ugello (ad esempio ID = 0,51 millimetri) nel cilindro della siringa. </li><li> Luogo gocce di resina epossidica sulla struttura impalcatura inclinata alla sua estremità superiore utilizzando lo stesso erogatore fluido e montato ugello per minimizzare il rischio di intrappolamento di bolle durante l&#39;incapsulamento epossidico. Nota: La resina epossidica scorre poi negli spazi vuoti tra filamenti, spinti dalla gravità e forze capillari. </li><li> Continua mettendo gocce di resina epossidica sul patibolo fino a quando lo spazio vuoto tra i filamenti ponteggio è completamente riempito. </li><li> Lasciate che l&#39;epo incapsulamentoxy pre-indurimento a temperatura ambiente per 24 ore e poi mettere la struttura in un forno per la post-polimerizzazione a 60 ° C (figura 2c). Nota: Un programma di cura diverso può essere applicato per un sistema epossidico diverso. </li><li> Tagliare le parti in eccesso di resina epossidica con una sega di precisione dopo il completo indurimento. </li><li> Praticare due fori a due estremità della struttura e inserire due tubi di plastica. </li><li> Rimuovere l&#39;inchiostro fuggitivo dalla struttura come segue: <ol><li> Mettere i campioni in stufa a 90 ° C per 30 minuti per la liquefazione di inchiostro (figura 2d). </li><li> Poco dopo il prelievo dei campioni dal forno, lavare la rete di canale con l&#39;aspirazione di acqua distillata calda attraverso i tubi collegati ai canali aperti per 5 min seguita da esano per altri 5 min. Nota: La rimozione dell&#39;inchiostro produce una rete interconnesso microfluidica 3D (Figura 5). Post-pulizia delle reti utilizzando esano viene eseguita per rimuovere la posbili tracce residue del inchiostro dalle pareti del canale. </li></ol></li></ol> 2. Nanocompositi Preparazione Nota: I nanocompositi sono preparati miscelando un doppio indurimento resina (ultravioletto / calore curabile) termoindurente, o una resina epossidica o una resina a base di uretano e nanocariche (qui, nanotubi a parete singola di carbonio) a diversi carichi. <ol><li> Aggiungere la quantità desiderata di nanotubi a una soluzione di 0,1 mM di un tensioattivo (zinco protoporfirina IX) sia in acetone o diclorometano 14 (Figura 6). Nota: Qui, 150 mg di CNT è stato aggiunto alla soluzione (~ 50 ml) per preparare un nanocomposito con una concentrazione finale di nanotubi di 0,5% in peso. Va detto inoltre che l&#39;uso di solventi altobollenti temperatura come DMF dovrebbe essere evitata a causa di possibili termoindurente della UV-epossidica utilizzata in questo studio a temperature superiori a 60 ° C durante l&#39;evaporazione del solvente. </li><li> Sonicare il suspension in un bagno ad ultrasuoni per 30 min a debundle aggregati di nanotubi (Figura 6). Nota: sforzi aggiuntivi come filtrazione o ultracentrifugazione della soluzione nanotubo dovrebbe essere fatto per rimuovere i rimanenti grandi grappoli prima della miscelazione con la resina. </li><li> Mescolare la resina (sia epossidica o uretano) con la sospensione di nanotubi su una piastra calda agitazione magnetica ad una temperatura leggermente inferiore alla temperatura di ebollizione del solvente (per esempio 50 ° C per soluzione acetone) per 4 ore. </li><li> Mettere il composto nanocomposito nella vasca ultrasuoni e contemporaneamente applicare la sonicazione e riscaldamento (40-50 ° C) per 1 ora (Figura 6). </li><li> Lasciare evaporare il solvente residuo riscaldando il nanocomposito a 30 ° C per 12 ore e poi a 50 ° C per 24 ore sotto vuoto (~ 0,1 bar). </li><li> Taglio miscelare i materiali nanocompositi facendoli passare attraverso un piccolo spazio tra i rulli in un mixer mulino a tre rulli in order per rompere grandi aggregati di nanotubi (Figura 6). Mantenere una porzione di nanocomposito prima tre rulli di miscelazione per confronto basale. </li><li> Impostare i parametri di miscelazione a tre cilindri (cioè lacune e velocità di rotazione). Nota: Qui, una velocità costante di 250 rpm viene utilizzato per il rotolo grembiule. Tuttavia, il divario tra rulli sono ridotti in lavorazione in tre fasi come segue: 5 passaggi a 25 micron, 5 passaggi a 10 micron e 10 passa a 5 micron, rispettivamente. </li><li> Degassare la miscela finale sotto vuoto di ~ 0,1 bar per 24 ore utilizzando un essiccatore per rimuovere le bolle d&#39;aria durante la miscelazione. </li></ol> 3. Nanocompositi Infiltration (Injection) <ol><li> Caricare i nanocompositi, preparate nella sezione 2, in una siringa da 3 ml con il dispenser fluido applicando una pressione negativa. </li><li> Inserire una multa ugello (ad esempio ID = 0,51 millimetri), che si inserisce nei tubi di plastica attaccati ai canali aperti (stessi tubi utilizzatiper la rimozione di inchiostro) e montarlo nel cilindro della siringa contenente i materiali nanocompositi. </li><li> Impostare la pressione desiderata (cioè pressione positiva) sul dispensatore pressione. Nota: Qui, la pressione di iniezione nanocomposito è pari a 400 kPa. Nota: Un vuoto (pressione negativa) potrebbe essere applicato all&#39;altra estremità (cioè lato di uscita) per assistere il riempimento rete. Una volta applicata la pressione, la rete microfluidica, costruita nel protocollo 1, viene riempita con la sospensione nanocomposito, che entra nella rete attraverso i tubi di plastica. </li><li> Poco dopo l&#39;iniezione, esporre le travi composte nanocompositi-riempite di illuminazione UV di una lampada UV per 30 minuti per prestagionatura. Nota: Questa operazione prestagionatura è pensato per ridurre l&#39;effetto del moto browniano sul possibile orientamento CNT. Si riduce anche la contrazione indotta dal calore (Figura 7) </li><li> Post-curare le travi prodotte nel fornoa, nel caso di UV-epossidico, 80 ° C per 1 ora seguito da 130 ° C per circa 1 ora (Figura 7). </li><li> Tagliare le parti di resina epossidica in eccesso con una sega e poi lucidare le travi alle dimensioni desiderate (qui, ~ 60 mm di lunghezza, ~ 6,8 millimetri in larghezza, e ~ 1,6 millimetri di spessore delle travi sono state prodotte per facilità di caratterizzazione meccanica). </li></ol>

<ol><li>Endo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+Carbon+Nanotubes+in+the+Twenty-First+Century%5BTitle%5D)+AND+%22Philosoph.+Trans.+Math.+Phys.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">Applications of Carbon Nanotubes in the Twenty-First Century.</a> Philosoph. Trans. Math. Phys. Eng. Sci. 362 (1823), 2223-2238 (2004).</li>
<li>Ear, Y., Silverman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Challenges+and+opportunities+in+multifunctional+nanocomposite+structures+for+aerospace+applications%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Bull%22%5BJournal%5D)">Challenges and opportunities in multifunctional nanocomposite structures for aerospace applications.</a> MRS Bull. 32 (4), 328-334 (2007).</li>
<li>Mirfakhrai, T., Krishna-Prasad, R., Nojeh, A., Madden, J. D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromechanical+actuation+of+single-walled+carbon+nanotubes%3A+an+ab+initio+simulation+study.+Nanotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Electromechanical actuation of single-walled carbon nanotubes: an ab initio simulation study. Nanotechnology.</a> Nanotechnology. 19 (31), 1-8 (2008).</li>
<li>Sahoo, N. G., Jung, Y. C., Yoo, H. J., Cho, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+carbon+nanotubes+and+polypyrrole+on+the+thermal%2C+mechanical+and+electroactive+shape-memory+properties+of+polyurethane+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Comp.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Influence of carbon nanotubes and polypyrrole on the thermal, mechanical and electroactive shape-memory properties of polyurethane nanocomposites.</a> Comp. Sci. Technol. 67 (9), 1920-1929 (2008).</li>
<li>Coleman, J. N., Khan, U., Gun'ko, Y. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+reinforcement+of+polymers+using+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Mechanical reinforcement of polymers using carbon nanotubes.</a> Adv. Mater. 18 (6), 689-706 (2006).</li>
<li>Fan, Z. H., Advani, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+orientation+state+of+carbon+nanotubes+in+shear+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Characterization of orientation state of carbon nanotubes in shear flow.</a> Polymer. 46 (14), 5232-5240 (2005).</li>
<li>Abbasi, S., Carreau, P. J., Derdouri, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow-induced+particle+orientation+and+rheological+properties+of+suspensions+of+organoclays+in+thermoplastic+resins%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Flow-induced particle orientation and rheological properties of suspensions of organoclays in thermoplastic resins.</a> Polymer. 51 (4), 922-935 (2010).</li>
<li>Kimura, T., Ago, H., Tobita, M., Ohshima, S., Kyotani, M., Yumura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+composites+of+carbon+nanotubes+aligned+by+a+magnetic+field%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Polymer composites of carbon nanotubes aligned by a magnetic field.</a> Adv. Mater. 14 (19), 1380-1383 (2002).</li>
<li>Chronakis, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+nanocomposites+and+nanoceramics+based+on+polymer+nanofibers+using+electrospinning+process-A+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Process.+Technol%22%5BJournal%5D)">Novel nanocomposites and nanoceramics based on polymer nanofibers using electrospinning process-A review.</a> J. Mater. Process. Technol. 167 (2-3), 283-293 (2005).</li>
<li>Zhou, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+wall+carbon+nanotube+fibers+extruded+from+super-acid+suspensions%3A+preferred+orientation%2C+electrical%2C+and+thermal+transport%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Single wall carbon nanotube fibers extruded from super-acid suspensions: preferred orientation, electrical, and thermal transport.</a> J. Appl. Phys. 95 (2), 649-655 (2004).</li>
<li>Sandler, J. K. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+study+of+melt+spun+polyamide-12+fibres+reinforced+with+carbon+nanotubes+and+nanofibres%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">A comparative study of melt spun polyamide-12 fibres reinforced with carbon nanotubes and nanofibres.</a> Polymer. 45 (6), 2001-2015 (2004).</li>
<li>Therriault, D., Shepherd, R. F., White, S. R., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fugitive+inks+for+direct-write+assembly+of+three-dimensional+microvascular+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Fugitive inks for direct-write assembly of three-dimensional microvascular networks.</a> Adv. Mater. 17 (4), 395-399 (2005).</li>
<li>Therriault, D., White, S. R., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chaotic+mixing+in+three-dimensional+microvascular+networks+fabricated+by+direct-write+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly.</a> Nat. Mater. 2 (4), 265-271 (2003).</li>
<li>Lebel, L. L., Aissa, B., Khakani, A. E., Therriault, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+mechanical+characterization+of+laser+ablated+single-walled+carbon-nanotubes%2Fpolyurethane+nanocomposite+microbeams%5BTitle%5D)+AND+%22Comp.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Preparation and mechanical characterization of laser ablated single-walled carbon-nanotubes/polyurethane nanocomposite microbeams.</a> Comp. Sci. Technol. 70 (3), 518-524 (2010).</li>
<li>Farahani, R. D., Dalir, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-infiltration+of+three-dimensional+porous+networks+with+carbon+nanotube-based+nanocomposite+for+material+design%5BTitle%5D)+AND+%22Comp.+A.+Appl.+Sci.+Manufact%22%5BJournal%5D)">Micro-infiltration of three-dimensional porous networks with carbon nanotube-based nanocomposite for material design.</a> Comp. A. Appl. Sci. Manufact. 42 (12), 1910-1919 (2011).</li>
<li>Farahani, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manufacturing+composite+beams+reinforced+with+three-dimensionally+patterned-oriented+carbon+nanotubes+through+microfluidic+infiltration%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Design%22%5BJournal%5D)">Manufacturing composite beams reinforced with three-dimensionally patterned-oriented carbon nanotubes through microfluidic infiltration.</a> Mater. Design. 41 (5), 214-225 (2012).</li>
<li>Volder, M. D., Tawfick, S. H., Copic, D., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogel-driven+carbon+nanotube+microtransducers%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Hydrogel-driven carbon nanotube microtransducers.</a> Soft Matter. 7 (21), 9844-9847 (2011).</li>
</ol>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

La procedura sperimentale qui presentato è un nuovo e flessibile metodo di fabbricazione al fine di adattare le prestazioni meccaniche di materiali polimerici per la progettazione materiali. Usando questo metodo, proprietà desiderate potrebbero essere realizzati basato sulla corretta scelta dei componenti (materiali cioè infiltrati e matrice principale) e progettando strutture composite. In primo luogo, la tecnica permette la fabbricazione di un unico materiale, composto da diversi polimeri termoindurenti, che rappresenta una caratteristica unica funzione della temperatura che è diverso da quelli dei componenti bulks 15. Un altro vantaggio della presente tecnica rispetto ad altre tecniche di fabbricazione nanocomposito con cui le nanocariche sono distribuiti uniformemente attraverso matrice intera è la possibilità di collocare spazialmente i rinforzi nei punti desiderati in queste travi composte 3D rinforzato. A causa di questa capacità di posizionamento, una minore quantità di costosi possibilmente nanoriempitivi è necessario per ottenere una determinata prestazione meccanica 13. Poiché il pattern rinforzo obbedisce originale-scrittura diretta del ponteggio inchiostro, la spaziatura dei filamenti in un dato strato è limitato a circa dieci volte il diametro filamenti di inchiostro a causa delle proprietà viscoelastiche del inchiostro fuggitivo. D&#39;altra parte, una piccola distanza può limitare il flusso di resina epossidica liquida durante la fase di incapsulamento epossidico. Inoltre, il diametro del filamento inchiostro deve essere sufficientemente grande (ad esempio, superiore a 50 micron) per facilità di fabbricazione (ad esempio estrusione di alta inchiostro viscoso) e successive fasi di lavorazione come nanocomposito infiltrazione nelle reti microfluidici. Un altro potenziale del presente metodo potrebbe essere la capacità di allineare i singoli CNT o altri nanocariche nella direzione di flusso sotto flusso di taglio 16 da infiltrazioni nanocomposito a maggiori velocità / pressioni, se le nanocariche sono ben-Disperso durante il processo di miscelazione nanocomposito. Tuttavia, un elevato grado di allineamento potrebbe essere raggiunto solo a pressioni molto elevate infiltrazione (a causa di piccolo diametro canale), che possono causare l&#39;intrappolamento di aria nella rete durante l&#39;infiltrazione. Immagini ottiche Rappresentante in Figura 6 mostrano i nanocompositi preparati dalla procedura di miscelazione presentata al protocollo 2 (due immagini nella parte inferiore della figura). Le macchie scure osservati sono considerati aggregati di nanotubi. Per il nanocomposito ultrasonicated, gli aggregati micron dimensioni con un diametro fino a ~ 7 micron sono presenti mentre un drastico cambiamento delle dimensioni degli aggregati (con una media di circa 1 micron) viene osservato per il nanocomposito shear-mista. Poiché la dispersione nanoriempitivo influisce sulle proprietà meccaniche ed elettriche dei fasci nanocompositi 3D fabbricati, una dispersione migliorata dovrebbe essere realizzato per trarre il massimo vantaggio di posizionamento 3D nanofillers utilizzando la presente tecnica di fabbricazione. Pertanto, è necessario un ulteriore studio per esaminare sistematicamente gli stati di dispersione dei nanotubi e l&#39;uso di altri nanocariche, che possono essere facilmente disperse nella matrice epossidica. L&#39;attuale tecnica di produzione potrebbe consentire la progettazione di prodotti 3D nanocompositi funzionali per applicazioni microtecnica 17. La tecnica non è limitata ai materiali utilizzati in questo studio. Pertanto, l&#39;applicazione di questa tecnica può essere estesa l&#39;utilizzazione di altri materiali termoindurenti e nanocariche. Tra le diverse applicazioni, monitoraggio strutturale, prodotti di assorbimento delle vibrazioni e della microelettronica può essere menzionato.

Nanocompositi polimerici con nanomateriali, in particolare i nanotubi di carbonio (CNT) incorporati in matrici polimeriche dotate di proprietà multifunzionali 1 per potenziali applicazioni come materiali compositi strutturali, 2, 3 sistemi microelettromeccanici (ad es microsensori), e polimeri intelligenti 4. Diverse fasi di lavorazione, tra cui il trattamento CNT e nanocompositi metodi di miscelazione può essere richiesto di desiderabile disperdere CNT nella matrice. Poiché proporzioni CNT &#39;, il loro stato e trattamento superficiale dispersione influenza principalmente le prestazioni elettriche e meccaniche, la procedura di elaborazione nanocomposito variare a seconda delle proprietà desiderate per un&#39;applicazione mirata 5. Inoltre, per particolari condizioni di carico, allineando CNT lungo una direzione desiderata e anche il posizionamento dei rinforzi nei punti desiderati consentire un ulteriore miglioramento delle proprietà meccaniche e / o elettriche di questi nanocomposites. Alcune tecniche quali il flusso di shear 6-7 e campi elettromagnetici 8 sono stati utilizzati per allineare i CNT lungo una direzione desiderata in una matrice polimerica. Inoltre, l&#39;orientamento CNT indotta da vincolo dimensionale, in particolare in una dimensione (1D) e due dimensioni (2D), è stata osservata durante la trasformazione / formatura di materiali nanocompositi 9-11. Tuttavia, nuovi progressi sui processi di fabbricazione sono ancora necessari per consentire il controllo sufficiente della tridimensionale (3D) orientamento e / o il posizionamento del rinforzo nanotubo durante la fabbricazione di un prodotto per condizioni ottimali. In questo articolo presentiamo un protocollo per la produzione di travi composte 3D rinforzato via diretta e localizzata infiltrazione di una rete microfluidica 3D con sospensioni nanocompositi polimero (Figura 1). In primo luogo, la fabbricazione di un 3D interconnesso microfluidicarete è dimostrato, che prevede la realizzazione diretta-scrittura dei filamenti di inchiostro fuggitive 12-13 su substrati epossidiche (figure 2a e 2b), seguita da incapsulamento epossidico (figura 2c) e la rimozione di inchiostro sacrificale (figura 2d). Il metodo di scrittura diretta è costituito da un robot controllato da computer che muove un erogatore fluido lungo gli assi x, y, e Z (Figura 3). Questa tecnica fornisce un modo veloce e flessibile per fabbricare microdispositivi 3D per fotonici, MEMS e applicazioni biotecnologiche (Figura 4). Quindi, la preparazione nanocomposito è dimostrato, insieme alla sua infiltrazione (o iniezione) nella rete porosa sotto diverse pressioni controllate e costanti per produrre compositi multiscala 3D-rinforzati (figure 2e e 2f). Infine, vengono mostrati alcuni risultati rappresentativi con i loro potenziali applicazioni.

<table><tbody><tr><td>Robot di erogazione</td><td>I & J Fisnar</td><td>I & J2200-4</td><td></td></tr><tr><td>Software per robot</td><td>I & J Fisnar</td><td></td><td>JR-Point</td></tr><tr><td>Serbatoio siringa di</td> erogazione <td>Nordson EFD Inc.</td><td>7012072</td><td></td></tr><tr><td>Ugello di erogazione</td> da 3 ml <td>Nordson EFD Inc.</td><td>7018225</td><td>Punta in acciaio inossidabile&nbsp; &nbsp; (ID: 0,51 mm)</td></tr><tr><td>ugello di erogazione</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>7018424</td><td>Punta in acciaio inossidabile&nbsp; &nbsp; (ID: 0,15 mm)</td></tr><tr><td>Dosatore di fluidi</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>Dosatore di fluidi HP-7X</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>800</td><td></td></tr><tr><td>Live camera</td><td>MediaCybernetics</td><td>QI, Cool, Color</td><td>12 Bit, Qimaging</td></tr><tr><td>Live Camera Software</td><td>Image-Pro Plus</td><td></td><td>Versione 6</td></tr><tr><td>Sega di precisione</td><td>Buehler (IsoMet)</td><td>622-ISF-03604</td><td>Sega a bassa velocità</td></tr><tr><td>Tubo flessibile in plastica</td><td>Saint-Gobain PRL Corp.</td><td>Tygon 177936</td><td></td></tr><tr><td>Piastra riscaldante di agitazione</td><td>Barnstead International</td><td>SP131825</td><td></td></tr><tr><td>Forno sottovuoto</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-05053-10</td><td></td></tr><tr><td>Pulitore ad ultrasuoni</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-08891-11</td><td></td></tr><tr><td>Miscelatore per mulino a tre rulli</td><td>Exakt Technologies</td><td>Exakt 80E</td><td></td></tr><tr><td>Analizzatore meccanico dinamico</td><td>TA Instruments</td><td>DMA Q800</td><td></td></tr><tr><td>Lampada UV</td><td>Cole Parmer</td><td>RK-97600-00</td><td>Intensità di 21 mW/cm&sup2;</td></tr></tbody></table>

produzione di tridimensionalmente microstrutturate nanocompositi attraverso microfluidic infiltration

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Travi composte microstrutturato rinforzati con complesso tridimensionale (3D) microfilamenti nanocompositi a motivi geometrici sono fabbricati con nanocompositi infiltrazione del 3D interconnesse reti microfluidica. La fabbricazione delle travi rinforzate inizia con la fabbricazione di reti microfluidica, che prevede la deposizione layer-by-layer di filamenti di inchiostro fuggitive usando un robot di erogazione, riempiendo lo spazio vuoto tra filamenti usando una resina a bassa viscosità, indurimento della resina ed infine rimuovendo la inchiostro. Strutture 3D autoportanti con altre geometrie e molti strati (ad esempio, a poche centinaia di strati) potrebbero essere costruite utilizzando questo metodo. I risultanti reti microfluidica tubolari sono poi infiltrati con sospensioni termoindurente nanocompositi contenenti nanocariche (ad esempio nanotubi a parete singola carbonio), e successivamente curate. L&#39;infiltrazione avviene applicando un gradiente di pressione tra due estremità del vuoto nRETE (sia applicando un vuoto o microiniezione vuoto-assistita). Prima della infiltrazione, le sospensioni nanocompositi sono preparati disperdendo nanocariche in matrici polimeriche mediante ultrasuoni e tre rulli metodi di miscelazione. I nanocompositi (ovvero materiali infiltrati) vengono poi solidificati sotto cura esposizione UV / termico che determina una struttura composita 3D rinforzato. La tecnica qui presentata consente la progettazione di nanocompositi prodotti macroscopici funzionali per applicazioni MicroEngineering come attuatori e sensori.

Figure 8a e 8b mostrano una immagine rappresentativa di travi fabbricati e un&#39;immagine ottica della sua sezione trasversale, formato da nove strati di filamenti nanocompositi. Le figure 8c e 8d mostrano immagini tipiche SEM di una superficie di frattura prodotta travi e un&#39;immagine ingrandimento maggiore di canali pieni (cioè microfibre nanocompositi embedded), rispettivamente. Poiché nessun debonding è visto dalla parete canali, è giusto dire che la resina epossidica circostante e materiali infiltrati sono ben rispettati come risultato della corretta pulizia dei canali con esano dopo la rimozione dell&#39;inchiostro. La Figura 9 mostra un&#39;immagine rappresentativa ottica di un raggio interrotto durante il test meccanici in cui esano non viene utilizzato durante la rimozione dell&#39;inchiostro. Fibra debonding, a causa della scarsa interfaccia meccanica si osserva che potrebbe essere dovutotracce di inchiostro fuggitive rimaste dopo la pulizia della rete. Figura 10 mostra il modulo di accumulo, E &#39;, dei campioni stampati rinfusa epossidiche (come benchmark) e le travi 3D rinforzato. I risultati mostrano andamenti unici per le travi fabbricati che sono la combinazione del embedded e materiali epossidici circostanti con proprietà superiori con la presenza di solo ~ 0,18 wt. % CNT. La Figura 11 mostra i tre punti di piegatura risultati di prova delle travi composte trasformato mediante DMA. Come risultato di posizionamento CNT, il modulo di flessione del 3D rinforzato travi hanno mostrato un aumento del 34% rispetto al puro epossi-infiltrato (intero epossidica) aste. <img alt="Figura 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig1highres.jpg" width="500" /> Figura 1. Rappresentazione schematica di un 3D-rnanocompositi einforced prodotto da un approccio microinfiltrazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig1highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig2highres.jpg" width="500" /> Figura 2. Rappresentazione schematica della produzione di travi 3D-rinforzate. (A) filamento inchiostro deposizione diretta usando un robot di erogazione, (b) deposizione di più strati uno sopra l&#39;altro incrementando l&#39;ugello di erogazione in direzione z, (c ) Riempimento pori fra filamenti usando una resina a bassa viscosità, (d) Prendendo l&#39;inchiostro fuori dalla rete per sua liquefazione, conseguente fabbricazione di canali microfluidici. (E) Riempire la rete vuota conla sospensione nanocompositi seguita da curare, e (f) Tagliare le parti in eccesso epossidiche. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig2highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig3highres.jpg" width="500" /> Figura 3. Una foto del palco deposizione robotico costituito da un robot controllato da computer, un apparecchio di distribuzione, e una macchina fotografica dal vivo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig3highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 4" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig4highres.jpg" width="500" /> Figura 4. Alcune immagini di microstrutture prodotte dalla mon-scrittura direttaBly. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig4highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 5" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig5highres.jpg" width="500" /> Figura 5. Un punto di vista isometrica ed una immagine SEM della rete vuota microfluidica 3D collegato. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig5highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 6" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig6highres.jpg" width="500" /> Figura 6. Nanocompositi miscelazione strategie compresi nanotubo funzionalizzazione non covalente, ultrasuoni, e / o tre rulli mulino di miscelazione che portano a nanotubi dispersioni con differenti qualità (immagini ottiche dei film di nanocompositi). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig6highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 7" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig7highres.jpg" width="500" /> Figura 7. Nanocompositi indurimento sotto illuminazione UV di una lampada UV seguita da post-vulcanizzazione in forno. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig7highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 8" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig8highres.jpg" width="500" /> Figura 8. (A) I sometric immagine di una trave 3D rinforzato, (b) Tipico sezione trasversale di una trave nanocomposito-iniettato, (c) Una immagine frattura superficie fascio SEM, e ( <stron<html> g&gt; d) Una vista del primo piano di (c). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig8highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 9" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig9highres.jpg" width="500" /> Immagine Superficie Figura 9. Frattura di una trave nanocompositi-infiltrato in poliuretano. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig9highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a> <img alt="Figura 10" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig10highres.jpg" width="500" /> Figura 10 proprietà meccaniche. Dipendenti dalla temperatura (modulo di stoccaggio) delle resine epossidiche sfusi e le travi fabbricati utilizzando un analizzatore dinamico meccanico./ Www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig10highres.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita. <img alt="Figura 11" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig11highres.jpg" width="500" /> Figura 11. Proprietà quasi-statiche meccaniche (flessione) delle resine epossidiche sfusi e le travi prodotte (prova di flessione a tre punti). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig11highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita.</a>

Tridimensionali (3D) travi composte microstrutturata sono fabbricati mediante l&#39;infiltrazione diretta e localizzata di nanocompositi in reti microfluidici porosi 3D. La flessibilità di questo metodo di fabbricazione consente l&#39;utilizzo di diversi materiali termoindurenti e nanocariche al fine di ottenere una varietà di 3D funzionale rinforzati nanocompositi prodotti macroscopiche.

Produzione di tridimensionalmente microstrutturate nanocompositi attraverso Microfluidic Infiltration

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

L'obiettivo generale di questa procedura è produrre travi composite microstrutturate 3D attraverso l'infiltrazione diretta e localizzata di nanocompositi in reti microfluidiche porose 3D. Le reti microfluidiche vengono fabbricate depositando inchiostro liquido strato dopo strato. Successivamente, gli spazi vuoti tra i filamenti vengono riempiti utilizzando una resina a bassa viscosità e l'epossidico di incapsulamento viene polimerizzato.L'inchiostro fuggitivo viene quindi rimosso dalla struttura liquefacendo l'inchiostro, seguito da un lavaggio dei canali con acqua calda ed etano. Successivamente, le reti microfluidiche tubolari risultanti vengono infiltrate con sospensioni nanocomposite termoindurenti contenenti nanocariche e successivamente polimerizzate. L'ultimo passaggio consiste nella polimerizzazione della trave prodotta e nel taglio delle parti in eccesso alle dimensioni desiderate.Infine, vengono utilizzate diverse tecniche di caratterizzazione morfologica e meccanica per dimostrare la capacità della tecnica di produzione nella progettazione di prodotti nano compositi macroscopici funzionali. Abbiamo lavorato per diversi anni allo sviluppo di materiali avanzati, in particolare nano compositi a base di termoplastici e di celle termiche. Ora stiamo cercando di spingere i limiti del nostro metodo esplorando un nuovo sistema di materiali e nuove modalità per produrre componenti complessi in 3D.Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come lo stampaggio ad iniezione, è che la tecnica PRIs consente un controllo sufficiente dell'orientamento tridimensionale e del posizionamento del rinforzo in nanotubi durante la produzione di un prodotto, al fine di ottenere condizioni ottimali. Questa tecnica flessibile di produzione si estende all'utilizzo di altri materiali termoindurenti e di nanocariche. Diverse applicazioni includono il monitoraggio dello stato strutturale, prodotti per l'assorbimento delle vibrazioni e la microelettronica. Per far fondere l'inchiostro fugace, riscaldare su una piastra magnetica agitatrice la cera microcristallina e la vaselina a 80 gradi Celsius; una volta fusi e mescolati, caricare l'inchiostro in una siringa da tre cc.Installare un ugello con apertura di 150 micrometri sulla siringa e montare la siringa sul supporto della siringa del robot dosatore. Utilizzare un programma Excel per progettare il percorso di movimento del robot dosatore per la fabbricazione della struttura desiderata dell’impalcatura 3D. Queste informazioni devono includere le dimensioni della struttura, la distanza tra i filamenti, il numero di strati e lo stato di accensione-spegnimento del dosaggio in ciascuna posizione durante la fabbricazione.In questo caso, le dimensioni sono di 60 millimetri di lunghezza, 7,5 millimetri di larghezza e 1,7 millimetri di spessore, con un passo orizzontale di 0,25 millimetri tra ciascun filamento per un diametro del filamento di circa 150 micrometri. Impostare la pressione di deposizione a 1,9 megapascal sul regolatore di pressione e la velocità di erogazione del robot a 4,7 millimetri al secondo. Successivamente, attivare la deposizione dei filamenti a base di inchiostro su un substrato in resina epossidica.Questo produce un modello 2D, che costituisce il primo strato dell'impalcatura microscopica. Continuare a depositare strati aggiuntivi dell'impalcatura microscopica incrementando successivamente la posizione Z della bocchetta di erogazione di un valore pari al diametro del filamento. Ogni strato richiede circa quattro o cinque minuti per formare strutture autoportanti; in questo modo è possibile realizzare impalcature composte da alcune centinaia di strati.Il passo successivo consiste nel preparare l'epossidico che verrà utilizzato per l'incapsulamento. Mescolare innanzitutto la resina e l'indurente, quindi sottoporre la miscela di epossidico a degasaggio sotto vuoto per 30 minuti. Dopo il degasaggio, caricare l'epossidico in un cilindro di siringa da tre cc applicando una pressione negativa mediante un dispenser di liquidi.Quindi inserire un ugello con un diametro interno di 0,51 millimetri nel corpo della siringa. Posizionare l'impalcatura di inchiostro con una certa inclinazione per favorire il flusso della resina. Successivamente, utilizzando lo stesso erogatore di liquido e l'ugello montato, depositare gocce di resina epossidica all'estremità superiore della struttura dell'impalcatura inclinata.L'epossido penetra quindi negli spazi vuoti tra i filamenti per effetto della gravità e delle forze capillari. Continuare ad aggiungere gocce di epossido sullo scaffold fino a quando gli spazi vuoti tra i filamenti dello scaffold non siano completamente riempiti. Lasciare che l'epossido di incapsulamento prereticoli a temperatura ambiente per 24 ore, quindi inserire la struttura in un forno per la reticolazione post-cottura a 60 gradi Celsius per due ore.Dopo la polimerizzazione, utilizzare una sega di precisione per tagliare le parti in eccesso dell'epossidica. Quindi praticare un foro di circa un millimetro di diametro a ciascuna estremità della struttura. Per raggiungere l'impalcatura di inchiostro, inserire un tubo di plastica in ciascuno dei fori.Il passo successivo consiste nel rimuovere l'inchiostro fugace dalla struttura. Iniziare ponendo i campioni in un forno a 90 gradi Celsius per 30 minuti al fine di liquefare l'inchiostro. Dopo aver rimosso i campioni dal forno, lavare la rete di canali aspirando acqua distillata calda attraverso i tubi di plastica per cinque minuti.Quindi aspirare l'esano attraverso i tubi per altri cinque minuti per rimuovere le tracce residue dell'inchiostro dalle pareti del canale dopo la rimozione dell'inchiostro. Quello che rimane è una rete microfluidica 3D interconnessa, che può essere conservata a temperatura ambiente fino al momento dell'utilizzo. Per preparare i nanocompositi, aggiungere 150 milligrammi di nanotubi di carbonio a una soluzione 0,1 millimolare di surfattante di zinco protoporfirina IX in acetone o diclorometano per ottenere una concentrazione finale di nanotubi dello 0,5 percento in peso.Successivamente, sottoporre la sospensione a sonificazione in un bagno ad ultrasuoni per 30 minuti, al fine di disperdere gli aggregati di nanotubi. Mescolare la resina epossidica o uretanica con la sospensione di nanotubi su una piastra magnetica riscaldata a una temperatura leggermente inferiore a quella del solvente.Successivamente, portare a ebollizione per quattro ore, quindi versare la miscela nanocomposita nell'ultrasuonatore a bagno e sottoporre a sonificazione riscaldando a 40-50 gradi Celsius per un'ora. Successivamente, riscaldare il nanocomposito a 30 gradi Celsius per 12 ore e poi riscaldare sotto vuoto a 50 gradi Celsius per 24 ore al fine di evaporare il solvente residuo. Il giorno successivo.Mettere da parte una porzione del nanocomposito a temperatura ambiente per utilizzarla come confronto di base al fine di rompere eventuali aggregati di grandi dimensioni dei nanotubi. Impostare la velocità del rullo anteriore di un miscelatore a tre rulli a 250 giri al minuto, partendo con un interasse di 25 micrometri tra i rulli; far passare la restante miscela di nanocomposito attraverso i rulli per cinque volte. Successivamente, regolare l'interasse tra i rulli a 10 micrometri ed effettuare altri cinque passaggi. Dopo una riduzione finale dell'interasse a cinque micrometri, eseguire ulteriori 10 passaggi del nanocomposito. I nanocompositi prima e dopo il passaggio attraverso i rulli sono mostrati qui.Successivamente, sottoporre la miscela finale a degasaggio sotto vuoto per 24 ore utilizzando un essiccatore per rimuovere le bolle d'aria intrappolate durante il mescolamento. Il passo successivo consiste nell'iniettare il nanocomposito nel dispositivo microfluidico. Dopo aver posizionato i nanocompositi nel dispenser di fluido, applicare una pressione negativa al dispenser, inducendo il caricamento dei nanocompositi in una siringa da tre cc.Inserire una punta fine nel corpo della siringa e inserire la punta nei tubi del dispositivo microfluidico. Se necessario, impostare la pressione del dispensatore di fluido a 400 chilopascal per facilitare il riempimento della rete. Applicare una pressione negativa sul lato di uscita della rete microfluidica utilizzando un altro dispensatore di fluido.Una volta applicata la pressione, la rete microfluidica viene riempita dalla sospensione di nanocomposito, che entra nella rete attraverso il tubo di plastica. Poco dopo l'iniezione, esporre le travi in composito riempite con il nanocomposito all'illuminazione UV per 30 minuti per la prereticolazione. Successivamente, reticolare le travi prodotte in forno a 80 gradi Celsius per un'ora, seguita da 130 gradi Celsius per un'altra ora.Dopo aver tagliato le parti in eccesso di resina epossidica utilizzando una sega per lucidatura, le travi vengono rifinite alle dimensioni desiderate; qui viene mostrata un'immagine isometrica di una trave rinforzata 3D prodotta. Questa sezione trasversale mostra nove strati di filamenti nano compositi. Questa figura mostra un'immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM) della superficie di frattura di una trave prodotta e un'immagine a maggiore ingrandimento di uno dei canali incorporati con microfibre nano compositi.Non essendo osservato alcun distacco lungo la parete del canale, l'epossidico circostante e i materiali infiltrati appaiono ben aderenti, presumibilmente come risultato di un'adeguata pulizia dei canali con esano dopo la rimozione dell'inchiostro. In contrasto, sono mostrati qui dei campioni rotti durante i test meccanici in cui l'esano non è stato utilizzato durante la rimozione dell'inchiostro. Si osserva un distacco delle fibre causato da un'interfaccia meccanica scadente, che potrebbe essere dovuto alla presenza di tracce residue di inchiostro fuggitivo dopo la pulizia della rete.Il modulo di immagazzinamento di campioni di resina epossidica massiccia stampata utilizzati come riferimento e delle travi rinforzate in 3D è mostrato qui. Le travi prodotte, che risultano dalla combinazione dei materiali epossidici incorporati e circostanti, mostrano proprietà dipendenti dalla temperatura superiori, in presenza di soltanto circa lo 0,18 percento in peso di nanotubi di carbonio. Un test di flessione a tre punti mostra che, a seguito del posizionamento dei nanotubi di carbonio, il modulo flessionale delle travi rinforzate in 3D ha registrato un aumento del 34% rispetto alle travi infiltrate con epossidica pura.Vengono mostrati per riferimento campioni in massa di resina epossidica stampati. Questo approccio di strutturazione potrebbe essere utilizzato per una vasta gamma di applicazioni, che vanno dall'elettronica microflessibile a strutture macro 3D non composite. Per i MEMS.Stiamo lavorando per ampliare i limiti di questa tecnica esplorando nuovi sistemi di materiali e investigando nuovi metodi per la costruzione in 3D, come la stampa 3D a forma libera mediante nanocompositi a base di termoindurenti e termoplastici. Grazie.

manufacturing-three-dimensionally-microstructured-nanocomposites

Research

Ricerca

JoVE Journal

Chemistry

Chimica

Qui mostriamo come fabbricare chip microfluidici termoplastico con goffratura a caldo e saldatura a caldo. Poi ci dimostrano come l'uso in superficie chiara situ l'innesto diretto e la polimerizzazione attraverso il chip sigillati a formare le colonne composte in fase solida.

Fabbricazione dei canali termoplastico Microfluidic

Vi presentiamo due processi per la microfabbricazione di chip polimerici porosi tridimensionali coltivazione delle cellule. Il primo è goffratura a caldo combinato con un solvente processo di saldatura vapore. La seconda utilizza un processo recentemente sviluppato microthermoforming combinata con la tecnologia agli ioni di pista che porta ad una significativa semplificazione di fabbricazione.

Microfabbricazione di chip di dimensioni Ponteggi per tridimensionale coltura cellulare

Presentiamo metodi per la fabbricazione di microstrutture fantasia dei nanotubi di carbonio allineati verticalmente (CNT) e loro impiego come stampi master per la produzione di microstrutture polimero con struttura superficiale organizzata nanoscala. Le foreste sono CNT densificato dalla condensazione del solvente sul substrato, che aumenta notevolmente la loro densità e permette di auto-formazione di forme 3D.

Molding Fabrication, densificazione e Replica di microstrutture 3D Nanotubi di carbonio

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.

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

Due fluidi adiacenti che passano attraverso un canale microfluidico scanalato possono essere diretti a formare una torcia attorno a un nucleo di prepolimeri; determinando così sia la forma che la sezione trasversale. La polimerizzazione fotoiniziata, come la chimica dei clic tiolo, è adatta per solidificare rapidamente il fluido del nucleo in una microfibra con dimensioni e forma predeterminate.

Fabbricazione microfluidica di fibre polimeriche e bioibride con dimensioni e forma predesignate

Questo articolo introduce una strategia 3D additivo micromanufacturing (chiamato 'micro-massoneria') per la fabbricazione flessibile del sistema microelettromeccanici (MEMS) strutture e dispositivi. Questo approccio comporta il trasferimento di montaggio a base di stampa, di materiali micro / nanoscala in combinazione con tecniche rapide materiale di incollaggio ricottura abilitato termici.

Micro-muratura per 3D Additivo Micromanufacturing

Progettazione e fabbricazione di una tridimensionalmente (3-D) stampata sistema di filtrazione tangenziale microfluidico è dimostrata. Il sistema è utilizzato per testare le prestazioni e osservare incrostazioni di ultrafiltrazione e nanofiltrazione (film sottile composito) membrane.

Tridimensionalmente stampato Microfluidic sistema a flusso incrociato per ultrafiltrazione / nanofiltrazione membrana Performance Testing

Questo manoscritto presenta un metodo di stampaggio ad iniezione di progettare microvasi che ricapitolano le proprietà fisiologiche di endotelio. Il processo di microfluidica-based crea reti vascolari brevetto 3D con condizioni tailorable, come il flusso, composizione cellulare, la geometria, e gradienti biochimici. Il processo di fabbricazione ed esempi di possibili applicazioni sono descritte.

Micropatterning e montaggio dei microvasi 3D

Un protocollo per la realizzazione di inserti per geometrie complesse con micro caratteristiche su superfici impiegando additivo Manufacturing (AM) ad iniezione è presentato.

Una catena di processo utensili morbido per lo stampaggio di un componente 3D con Micro pilastri

Le barre di microgel con gruppi reattivi complementari sono prodotte tramite microfluidica con la capacità di interlegarsi in soluzione acquosa. I microgel anisometrici si inceppano e si interconnettono in costrutti stabili con pori più grandi rispetto ai sistemi basati su sferiche. Microgel modificati con GRGDS-PC formano costrutti 3D macroporosi che possono essere utilizzati per la coltura cellulare.

Scaffold 3D macroporosi interconnessi da barre di microgel

Questo protocollo dimostra l'uso di un canale microfluidico con geometria variabile lungo la direzione del flusso del fluido per generare tensione estensionale (stretching) per allineare le fibre in un idrogel di collagene 3D (&lt;250 μm di spessore). L'allineamento risultante si estende su diversi millimetri ed è influenzato dalla velocità di deformazione estensionale.

Idrogel di collagene 3D di microingegneria con allineamento delle fibre a lungo raggio

Scopri la produzione di travi nanocomposite microstrutturate in 3D mediante infiltrazione microfluidica diretta di nanocompositi termoindurenti. Questa tecnica avanzata consente il controllo preciso dell'orientamento dei nanorinforzi per applicazioni in microelettronica e monitoraggio strutturale.

Produzione di tridimensionalmente microstrutturate nanocompositi attraverso Microfluidic Infiltration

Esplora altri video