Preparazione e attrito Forza Microscopia Misure di Immiscibile, Opposing Pennelli Polymer

L'obiettivo del seguente esperimento è quello di preparare sistemi di spazzole polimeriche ammissibili e confrontarli con i tradizionali sistemi di spazzole polimeriche mancanti misurando la risposta di attrito al movimento di scorrimento relativo per entrambi i sistemi utilizzando la microscopia della forza di attrito. Ciò si ottiene iniziando con due serie di superfici in silicone e innestando il penai Pam su una serie e il PMMA sull'altra. Queste saranno le superfici piatte delle spazzole in polimero utilizzate per formare una parte dei sistemi di spazzole in polimero.

Come secondo passo, inizia con un colloide d'oro. Collegare a un cantilever per microscopia a forza atomica al silicio e rappresentare graficamente il PMMA su di esso per creare una sonda di misurazione della forza. Questo costituirà anche la seconda parte del sistema di spazzole in polimero.

Quindi, montare la sonda di misurazione della forza in un microscopio a forza atomica. Montare una superficie della spazzola in PMMA come campione per misurare l'attrito ammissibile. I sistemi di spazzole montano una superficie della spazzola penai pan ated per misurare l'attrito per i sistemi di spazzole ammessi.

I risultati mostrano che l'attrito per i sistemi ammissibili è circa l'1% dell'attrito per i sistemi tradizionali ammissibili, misurato mediante microscopia a forza di attrito. Un vantaggio chiave della nostra tecnica rispetto ai metodi esistenti basati su oli industriali è che un liquido a bassa viscosità viene mantenuto a contatto anche quando le condizioni sono difficili su scala microscopica, come accade quando si hanno irregolarità superficiali che si scontrano l'una con l'altra. A differenza dei tradizionali sistemi a spazzole, le nostre spazzole non si compenetrano a causa di un'interfaccia fluida fluida come quella tra aceto e olio in un condimento per insalata.

Poiché le spazzole non si compenetrano più, l'attrito è ridotto. Ancora più importante, i danni ai polimeri vengono prevenuti e, in ultima analisi, dove potrebbero essere assenti. La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale in quanto le fasi di preparazione del campione e di caratterizzazione al microscopio a forza atomica sono difficili da imparare.

Sono richieste competenze speciali per la funzionalizzazione omogenea e riproducibile di barbabietole colloidali di dimensioni micrometriche dimostrando che la procedura sarà aggiunta Kansky, un ex postdoc e c de bear, un ricercatore associato nel mio laboratorio, Consultare il manoscritto per la preparazione di superfici in silicone. L'esperimento richiede la deposizione dell'iniziatore sia su oro, sonde colloidali e substrati d'oro. Per iniziare a lavorare con le sonde, procurarsi una piccola fiala che è stata lavata con il pallone di Argonne Roma contenente una concentrazione di 0,2 millimolari.

Soluzione monostrato Prelevare 1,5 millilitri, trasferire 1,5 millilitri di soluzione monostrato nel flaconcino. Tenere la fiala a portata di mano. Successivamente, prendi le sonde per microscopia a forza atomica colloidale d'oro che hanno pronto una fiala di etanolo e una fiala di cloroformio in cui possono essere immerse le sonde.

Oltre alla fiala di soluzione monostrato, utilizzare una pinzetta per raccogliere una sonda. Assicurati di tenerlo in modo da non causare danni. Per prima cosa, immergi la sonda nell'etanolo per alcuni secondi, quindi immergila nel cloroformio per alcuni secondi.

Infine, inserirlo nel flaconcino con la soluzione monostrato. Posizionare saldamente la fiala e avvolgerla in un foglio di alluminio prima di metterla da parte sulla panca durante la notte. Ora pulisci e risciacqua i substrati rivestiti d'oro.

Tutti i substrati utilizzati in questo esperimento sono un centimetro per un centimetro. Portare avanti il grande pallone contenente la soluzione monostrato e trasferirvi i substrati in modo che siano immersi. Chiudere il pallone e conservarlo in un luogo buio per una notte Il giorno successivo, per prima cosa, prelevare i substrati e rimetterli al banco.

Preparati a lavarli usando un contenitore di cloroformio e etanolo in un flacone da spremere. Tenere pronto il pallone di polimerizzazione. Rimuovere ogni substrato dalla soluzione monostrato e immergerlo prima nel cloroformio.

Quindi, lavalo con etanolo. Al termine, posizionare il substrato nel pallone di polimerizzazione. Quando tutti i substrati sono stati inseriti nel pallone di polimerizzazione, sigillarlo con un setto di gomma.

Dopo aver messo da parte il pallone di supporto, proseguire recuperando il flaconcino con le sonde colloidali e aprendolo. Seguire la stessa procedura di lavaggio immergendo prima una sonda nel cloroformio e poi nell'etanolo. Man mano che ciascuno viene lavato, trasferirlo in una fiala di polimerizzazione individuale.

Questo video mostrerà solo i passaggi per la polimerizzazione del polietilene Isop Proppy acrilammide penai Pam. Dettagli per il polimetilmetacrilato. Il PPMA può essere trovato nel manoscritto con i substrati e le sonde nei loro recipienti di polimerizzazione.

Avviare il processo di polimerizzazione spurgando entrambi i recipienti, dimostrandolo con il recipiente del substrato. Ecco il setto con un ago attaccato a una scorta di argon. Successivamente, ecco il setto con un ago aggiuntivo per lo sbocco.

Quindi avvia il flusso di argon. Lasciare che lo spurgo continui per 30 minuti mentre i recipienti vengono spurgati. Lavora con la polimerizzazione radicalica a trasferimento atomico, A TRP.

Nyam medio. Creare la soluzione mono sciogliendo il nyam e il PM dta nel mezzo. Assicurarsi di degassare la soluzione per due ore prima dell'uso in un pallone separato da 76 milligrammi di bromuro di rame e una barra di agitazione magnetica, collegare il pallone a una linea del vuoto e a una fonte di argon.

Quando il pallone si trova su una piastra di agitazione, iniziare a evacuarlo aprendo la linea del vuoto. Al termine dell'evacuazione, circa 30 minuti, chiudere la valvola della pompa e aprire la valvola dell'alimentazione Argonne. Ripetere il ciclo di evacuazione e riempimento tre volte prima di procedere.

Una volta che la monosoluzione è stata Degasata, trasferitela nel pallone con il bromuro di rame e iniziate ad agitare il composto. Dopo circa 15 minuti, si osserva una soluzione di polimerizzazione verde limpida. Utilizzare una siringa e un ago da due millilitri lavati con argon per prelevare un millilitro della soluzione di polimerizzazione.

Trasferire la soluzione raccolta in una fiala con una sonda colloidale mediante iniezione attraverso il setto. Continuare a utilizzare la siringa per prelevare parte della soluzione di polimerizzazione rimanente. Iniettare la soluzione raccolta nel matraccio contenente i substrati.

Aggiungere una quantità sufficiente per immergere completamente ogni campione. Lasciare procedere la polimerizzazione per due ore a temperatura ambiente. Trascorse due ore, aprire le fiale di polimerizzazione.

Quindi, inizia con una sonda e rimuovila per il lavaggio. Lavare un campione immergendolo prima nell'etanolo e poi nell'acqua. Ripetere l'operazione più volte dopo aver lavato una sonda, immergerla in EDTA 0,1 molare per alcuni secondi.

Inserire la sonda da sola in una fiala contenente acqua purificata per la conservazione. Procedere con il lavaggio di ogni supporto. Fallo allo stesso modo delle sonde che passano attraverso diversi cicli di versamento dell'acqua.

Poi etanolo sopra. Si noti che il cambiamento di colore del substrato indica la presenza del pennello. Dopo aver lavato un substrato, trasferirlo su una piastra a pozzetti.

Posizionare ciascun substrato in un pozzetto individuale e coprirlo con una soluzione di EDTA 0,1 molare. Lasciare i substrati lavati per almeno 12 ore per rimuovere tutto il rame. Il giorno dopo.

Lavare ogni substrato in acqua ed etanolo. Ancora una volta, posizionare i substrati in una piastra a pozzetti conservare la piastra a pozzetti in una scatola di azoto per questo video. Il passo successivo consiste nell'eseguire una misurazione al microscopio a forza atomica.

Qui, il substrato di silicio ricoperto da A-P-M-M-A è stato montato nel microscopio e la sonda è stata montata in una cella liquida. Completa la preparazione della testa di scansione A FM e continua completando le fasi preliminari della microscopia a forza atomica, incluso l'allineamento del laser, la calibrazione della costante elastica e la ricerca del fattore di qualità al completamento delle fasi preliminari. Tenere pronta una siringa riempita di aceto phon che verrà applicata sul campione di pennello.

Rimuovere la testina FM per accedere al campione. Quindi smontare il campione dal microscopio. Applicare delicatamente l'aceto phon per solfatare il pennello.

Si noti che il colore del campione cambia man mano che il solvente evapora, consentendo di seguire il processo di essiccazione. Rimontare il campione nel microscopio a forza atomica e sostituire la testa A FM. Quindi, tornare ai comandi per impostare il set point di deflessione e posizionare il cantilever a contatto con la superficie.

Questo fa sì che l'aceto phon si sposti nella spazzola per creare un ponte capillare. Queste tracce sono state ottenute utilizzando i canali immagine di altezza e attrito. Le dimensioni di scansione di 40 micron e gli assi di scansione lenti sono disabilitati.

Registrare l'altezza e i canali dell'immagine di attrito quando le immagini vengono acquisite e il cantilever viene ritirato. Iniziare la preparazione per passare dal substrato PMMA a un PAM penai. Campione coperto a pennello.

Innanzitutto, recupera il substrato PAM del pinot. Quindi applicare una goccia d'acqua su di esso per mangiare il pennello. Quindi, effettua il passaggio.

Sollevare la testa dell'A FM e sostituire rapidamente la superficie in PMMA con la superficie in PAM penale. Muoversi rapidamente per evitare l'evaporazione dell'acetofenone dalla spazzola in PMMA sulla sonda colloidale. Dopo aver montato il campione, riposizionare la testa A FM nella sua posizione.

Tornare ai comandi A FM per riattivare la punta e la superficie e registrare le immagini come prima. Qui ci sono tracce di forza filtrate e levigate per le superfici di scorrimento. Queste tracce sono per i sistemi PMMA MISSABLE e mostrano sia il movimento in avanti che all'indietro.

Queste tracce sono per i sistemi PAM P nove immiscibili e mostrano anche il movimento in avanti e indietro nei grafici. La forza è normalizzata dalla forza di scorrimento allo stato stazionario per il sistema simmetrico mancabile. Il carico normale è di 30 nano newton e la velocità di attraversamento è di 80 micron al secondo.

Si noti che la forza allo stato stazionario per il sistema ammissibile è 90 volte quella del sistema ammissibile. Molte macchine e dispositivi hanno parti mobili, che producono attrito e si usurano con il tempo limitandone la durata. Vediamo applicazioni per molti di loro, dagli assi e pistoni alle siringhe mediche che forniscono dosaggi ultra bassi e forse anche articolazioni artificiali.

Naturalmente, gli ingegneri chimici o gli ologi dovranno progettare soluzioni ottimali per ogni specifica applicazione. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come preparare i sistemi di spazzole polimeriche. Funzionalizzare le sonde di microscopia a forza ed eseguire esperimenti di microscopia a forza di attrito durante il tentativo di esperimenti di microscopia a forza di attrito.

È importante ricordare di non applicare troppo liquido perché si vuole che il capillare si formi tra le due spazzole e non tra la spazzola e il cantilever, perché ciò distorcerebbe il segnale laser. Non dimenticare che lavorare con sostanze chimiche può essere estremamente pericoloso e che durante l'esecuzione di questa procedura è necessario prendere sempre precauzioni come lavorare in una cappa aspirante ventilata con valvola, indossare guanti e occhiali.