Name: Applicazione di modelli stencil permanenti e robusti di particelle fini su superfici elastomeriche (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-07-08T14:10:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Scopri un metodo affidabile per applicare marcature permanenti su superfici di silicone utilizzando stencil e particelle fini con tecnica ad aerografo. Questo approccio consente il tracciamento ottico accurato delle deformazioni in elastomeri sottoposti a grandi sollecitazioni meccaniche.

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ATTENZIONE: I dispositivi di protezione individuale (DPI) adeguati sono costituiti da occhiali, camice da laboratorio, maschera N95, protezioni per le orecchie e guanti non in lattice. Sono necessari guanti non in lattice (ad es. nitrile) poiché i guanti in lattice inibiscono il processo di polimerizzazione dei campioni di silicone al platino.
1. Preparazione iniziale
<ol>
	<li>Preparazione iniziale degli stampi<ol>
		<li>Pulire gli stampini con acqua e sapone e lasciare asciugare gli stampi. Pulire gli stampi con alcol isopropilico e lasciare asciugare gli stampi all'aria.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Preparazione iniziale degli stencil<ol>
		<li>Pulisci gli stampini con acqua e sapone e lascia asciugare gli stampini. Pulisci gli stampini con alcol isopropilico e lascia asciugare gli stampini all'aria.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Preparazione iniziale dell'aerografo NOTA: Potrebbe essere necessaria una protezione per le orecchie in base al tipo di compressore d'aria utilizzato. Quando si utilizza la spazzola ad aria, è necessaria una cappa aspirante.<ol>
		<li>Collegare il compressore d'aria all'aerografo, collegare il compressore d'aria a una presa elettrica appropriata e accendere il compressore d'aria. All'interno di una cappa aspirante con i DPI appropriati, riempire l'aerografo con alcol isopropilico e pulire l'aerografo facendo scorrere più volte alcol isopropilico. NOTA: L'aerografo deve essere pulito dopo ogni utilizzo. Se si utilizza uno stencil, passare alla sezione 2. Se non si utilizza uno stencil (ad esempio per l'applicazione del modello di macchioline DIC), procedere alla sezione 3.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Preparazione dello stampo per stencil
ATTENZIONE: È necessaria una cappa aspirante quando si maneggia l'adesivo spray o il distaccante dello stampo.
<ol>
	<li>Applicare l'adesivo spray sullo stencil.<ol>
		<li>All'interno di una cappa aspirante con gli appositi DPI, posizionare lo stencil su un tovagliolo di carta e applicare una mano di adesivo spray sullo stencil. Quando si spruzza l'adesivo sullo stencil, tenere l'ugello di spruzzatura a circa 30 cm di distanza dallo stencil e spruzzare con un movimento continuo e regolare. Attendere da 30 a 60 secondi fino a quando lo stencil è appiccicoso ma non più bagnato prima di procedere al passaggio 2.2. NOTA: È necessario un solo passaggio; Troppo adesivo complicherà la successiva rimozione dello stencil dallo stampo.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Far aderire lo stencil allo stampo.<ol>
		<li>All'interno di una cappa aspirante con gli appositi DPI, posizionare lo stampo su un tovagliolo di carta. Raccogli con cura lo stencil con guanti puliti e non in lattice, assicurandoti di non disturbare l'adesivo, e posiziona lo stencil sullo stampo con il lato adesivo dello stencil a contatto con lo stampo. Appiattisci lo stencil facendo scorrere saldamente un dito sullo stencil per garantire un contatto uniforme con lo stampo. NOTA: Il contatto uniforme con lo stampo è necessario per evitare bordi diffusi e mantenere caratteristiche nitide.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Posiziona lo stencil tape sullo stampo.<ol>
		<li>Usando del nastro adesivo da pittore, fissa i bordi dello stencil allo stampo. Procedi al passaggio 4. NOTA: Questo passaggio garantisce che lo stencil sia fissato allo stampo per evitare la separazione dei bordi dello stencil dallo stampo.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Preparazione dello stampo per macchioline DIC
<ol>
	<li>Applicare il distaccante allo stampo per DIC Speckle.<ol>
		<li>All'interno di una cappa aspirante con gli appositi DPI, posizionare lo stampo su un tovagliolo di carta con la superficie della cavità dello stampo rivolta verso l'alto. Applicare il distaccante sullo stampo spruzzando lo stampo con una mano di distaccante. Quando si spruzza il distaccante sullo stampo, tenere l'ugello di spruzzatura a circa 12 pollici di distanza dallo stampo e spruzzare con un movimento continuo e regolare. NOTA: È necessario un solo passaggio; Tuttavia, un eccessivo distacco dello stampo non è un problema.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Preparazione dell'aerografo
NOTA: Quando si maneggia la polvere fine sono necessarie una cappa aspirante e una maschera N95.
<ol>
	<li>Preparazione iniziale della sospensione di polvere fine<ol>
		<li>All'interno di una cappa aspirante con DPI appropriati, preparare una sospensione di 45 mL di alcol isopropilico e polvere fine (grafite o pigmento colorato) (Figura 2). Per fare ciò, utilizzando un imbuto o un cucchiaino come mostrato nella Figura 2A, mettere circa 10 ml di polvere fine in una provetta e aggiungere alcol isopropilico per riempire il volume rimanente della provetta a 45 ml di volume totale. Sigillare la provetta e agitare energicamente (vedere la Figura 2C per un esempio della sospensione risultante). NOTA: Non riempire l'aerografo in questo momento per evitare l'intasamento dell'ugello dell'aerografo.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Riempimento dell'aerografo prima della spruzzatura (Figura 2D). NOTA: Questo passaggio deve essere eseguito immediatamente prima di utilizzare l'aerografo. La spazzola dell'aria non deve rimanere inattiva con la sospensione della polvere nel contenitore della spazzola dell'aria perché la spazzola dell'aria si ostruisce.<ol>
		<li>Agitare nuovamente la sospensione premiscelata dal punto 4.1. Versare la sospensione nel contenitore dell'aerografo fino a riempire il 75% del volume del contenitore dell'aerografo. NOTA: Non riempire completamente il contenitore dell'aerografo perché l'angolo dell'aerografo provocherebbe fuoriuscite. Se si utilizza uno stencil, procedere alla sezione 5. Se non si utilizza uno stencil, procedere alla sezione 6.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig2.jpg"> 
Figura 2: Preparazione dell'aerografo con soluzione di grafite. (A) Posizionamento della polvere di grafite in provetta; (B) 10 ml di polvere di grafite; (C) soluzione di alcol isopropilico e polvere di grafite. (D) Riempire l'aerografo immediatamente prima dell'uso. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
5. Spruzzare lo stampo con lo stencil (Figura 3)
<ol>
	<li>Spruzzatura della sospensione di particelle fini<ol>
		<li>Accendere il compressore d'aria. Assicurarsi che la pressione dell'aria del compressore sia compresa tra 1,38 e 1,72 bar (20-25 psi).</li>
		<li>Nella cappa aspirante, orientare lo stampo con lo stencil aderente con un angolo leggermente diverso dalla verticale in modo che lo spray venga applicato con un angolo di 90°. Puntare leggermente l'aerografo fuori dal lato dello stampo per assicurarsi che lo spray inizi prima o davanti allo stampo.</li>
		<li>Tirare delicatamente indietro il grilletto dell'aerografo. Una volta che l'aerografo inizia a spruzzare, applicare delicatamente la prima mano della sospensione. Quando si spruzza la sospensione sullo stencil e sullo stampo, tenere l'ugello di spruzzatura a circa 30 cm di distanza dalla superficie e spruzzare con un movimento continuo e regolare come mostrato nella Figura 3C.</li>
		<li>Rilasciare il grilletto dell'aerografo e osservare se la sospensione di particelle fini viene applicata uniformemente sulla superficie. Se necessario, applicare strati aggiuntivi di sospensione sulla superficie dello stencil e dello stampo.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Rimozione dello stencil dallo stampo (Figura 4)<ol>
		<li>Attendere che le particelle fini siano visibilmente asciutte prima di rimuovere lo stencil (almeno 180-300 s) o la sospensione potrebbe macchiarsi. Lo spazio negativo dello stencil sembrerà riempito con la polvere di particelle fini poiché l'alcol isopropilico è evaporato.</li>
		<li>Rimuovi il nastro adesivo dalla parte superiore (estremità più corta) dello stampo e tira il nastro adesivo verso l'alto lentamente e senza intoppi. Lo stencil si staccherà insieme al nastro adesivo del pittore come mostrato nella Figura 4A.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig3.jpg"> 
Figura 3: Applicazione per aerografo di una soluzione di grafite. (A) Stampi preparati dalla sezione 2 del protocollo. (B) Stencil con matrice quadrata di fori circolari prima della spruzzatura. (C) Spruzzare lo stampo preparato con la soluzione. (D) Stencil a griglia dopo la spruzzatura. Barre della scala = 2 mm (B,D). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig4.jpg"> 
Figura 4: Rimozione dello stencil e ispezione della superficie dello stampo modellata. (A) Rimozione dello stencil dallo stampo. (B) Esempio di muffe dopo aver lasciato evaporare l'alcol. (C) Vista ingrandita della griglia sullo stampo prima dello stampaggio a iniezione. Barra della scala = 1 mm (C). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
6. Spruzzare lo stampo senza stencil
<ol>
	<li>Spruzzatura di un modello di speckle DIC sullo stampo (Figura 5)<ol>
		<li>Accendere il compressore d'aria. Assicurarsi che la pressione dell'aria del compressore sia compresa tra 0,34 e 0,69 bar (5-10 psi).</li>
		<li>Nella cappa aspirante, orientare lo stampo senza stencil con un angolo leggermente diverso dalla verticale in modo che lo spray venga applicato con un angolo di 90°.</li>
		<li>Testare l'aerografo comprimendo brevemente il grilletto mentre si mira a un foglio di carta di riserva per assicurarsi che il modello di macchie sia appropriato (distribuito spazialmente in modo casuale, corretta distribuzione delle dimensioni dei punti per l'ingrandimento della configurazione di imaging sperimentale).</li>
		<li>Azionare il grilletto sullo stampo per creare il motivo a macchie sullo stampo come mostrato nella Figura 5C. Attendere che le particelle fini siano visibilmente asciutte (almeno 180-300 s) o la sospensione potrebbe macchiarsi. NOTA: La dimensione dello speckle può essere regolata modificando la pressione dell'aria.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig5.jpg"> 
Figura 5: Spruzzatura di un modello casuale sullo stampo. (A) Grilletto dell'aerografo per creare un motivo a macchie. (B) Motivo a macchie sullo stampo. (C) Motivo a macchie sullo stampo. (D) Motivo a macchie ingrandite. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
7. Assemblare lo stampo (Figura 6)
<ol>
	<li>Assemblare lo stampo.<ol>
		<li>Assemblare delicatamente gli stampi per prepararsi al processo di stampaggio a iniezione. NOTA: Lo sperimentatore può fare una pausa per almeno diversi giorni prima di eseguire il processo di stampaggio a iniezione. La velocità di stampaggio a iniezione deve essere ridotta per evitare la formazione di macchie di particelle fini.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig6.jpg"> 
Figura 6: Assemblaggio degli stampi. (A) Stampi per piastre e dischi completamente assemblati, (B) Assemblaggio di stampi per dischi, (C) Assemblaggio di stampi per piastre. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

<ol><li>Gustafson, H. M., Melnyk, A. D., Siegmund, G. P., Cripton, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Damage+identification+on+vertebral+bodies+during+compressive+loading+using+digital+image+correlation%5BTitle%5D)+AND+%22Spine+%28Phila+Pa+1976%29%22%5BJournal%5D)">Damage identification on vertebral bodies during compressive loading using digital image correlation.</a> Spine (Phila Pa 1976). 42 (22), E1289-E1296 (2017).</li>
<li>Han, Y., Rogalsky, A. D., Zhao, B., Kwon, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+digital+image+techniques+to+determine+the+large+stress-strain+behaviors+of+soft+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Engineering+%26+Science%22%5BJournal%5D)">The application of digital image techniques to determine the large stress-strain behaviors of soft materials.</a> Polymer Engineering & Science. 52 (4), 826-834 (2012).</li>
<li>Nagelli, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+and+strain+behaviour+of+human+Achilles+tendon+during+in+vitro+testing+to+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Cell+Mater%22%5BJournal%5D)">Mechanical and strain behaviour of human Achilles tendon during in vitro testing to failure.</a> Eur Cell Mater. 43, 153-161 (2022).</li>
<li>Nunes, L. C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shear+modulus+estimation+of+the+polymer+polydimethylsiloxane+%28pdms%29+using+digital+image+correlation%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+%26+Design%22%5BJournal%5D)">Shear modulus estimation of the polymer polydimethylsiloxane (pdms) using digital image correlation.</a> Materials & Design. 31 (1), 583-588 (2010).</li>
<li>Palanca, M., Tozzi, G., Cristofolini, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+digital+image+correlation+in+the+biomechanical+area%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22International+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">The use of digital image correlation in the biomechanical area: A review.</a> International Biomechanics. 3 (1), 1-21 (2016).</li>
<li>Pan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+progress+in+digital+image+correlation%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Mech%22%5BJournal%5D)">Recent progress in digital image correlation.</a> Exp Mech. 51, 1223-1235 (2011).</li>
<li>Reu, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Introduction+to+digital+image+correlation%3A+Best+practices+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Tech%22%5BJournal%5D)">Introduction to digital image correlation: Best practices and applications.</a> Exp Tech. 36 (1), 3-4 (2012).</li>
<li>Pan, B., Qian, K., Xie, H., Asundi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Topical+review%3A+Two-dimensional+digital+image+correlation+for+in-plane+displacement+and+strain+measurement%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Meas+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Topical review: Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: A review.</a> Meas Sci Technol. 20, 062001(2009).</li>
<li>Sutton, M., Orteu, J. -J., Schreier, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSutton%2C+M+%22Image+correlation+for+shape%2C+motion+and+deformation+measurements%3A+Basic+concepts%2C+theory+and+applications%22">Image correlation for shape, motion and deformation measurements: Basic concepts, theory and applications</a>. , (2009).</li>
<li>Pan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+image+correlation+for+surface+deformation+measurement%3A+Historical+developments%2C+recent+advances+and+future+goals%5BTitle%5D)+AND+%22Meas+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Digital image correlation for surface deformation measurement: Historical developments, recent advances and future goals.</a> Meas Sci Technol. 29, 082001(2018).</li>
</ol>

La caratterizzazione di materiali di grande deformazione in scenari di carico avanzati tende a creare una deformazione non omogenea 1,2,3,4,5. Per modellare accuratamente questa deformazione non omogenea, lo sperimentatore deve catturare la cinematica della superficie o del volume. Le tecniche più comuni utilizzate per acquisire la cinematica di superficie o di volume sono indicate come tecniche di tracciamento ottico. La correlazione digitale delle immagini (DIC) e l'inseguimento della griglia sono le due tecniche di tracciamento ottico più comuni in letteratura per la cinematica delle superfici ed entrambe richiedono modelli visibili sulla superficie del campione 6,7.
Si consideri un elastomero magnetoreologico (MRE), che è composto da un silicone sfuso con particelle di ferro fini sospese nella matrice sfusa. Il provino può deformarsi simultaneamente sia dai classici carichi meccanici ai limiti che da un campo magnetico applicato classificato come forza senza contatto. In questo e in altri scenari di carico analoghi, è imperativo che lo sperimentatore catturi la cinematica della superficie perché l'ipotesi di deformazione omogenea nelle modalità di carico comuni non è più valida. Esistono diverse tecniche per marcare la superficie di campioni simili alla gomma, come il semplice utilizzo di un pennarello ad alto contrasto o della vernice 2,6. Gli sperimentatori hanno anche applicato il fondotinta cosmetico a campioni di tessuto biologico prima di marcare il campione 3,5. In entrambi i casi, l'obiettivo è quello di avere marcature permanenti e ad alta fedeltà apposte sul campione. La permanenza è necessaria per evitare che le marcature sbiadiscano o si sfaldino dalla superficie del campione durante la manipolazione e i test meccanici ciclici. Un'elevata risoluzione delle linee o "fedeltà" è essenziale per un'analisi accurata delle immagini e il tracciamento della deformazione.
Qui, presentiamo un metodo per applicare marcature permanenti ad alta risoluzione ai campioni di silicone facendo aderire le particelle fini alla superficie del campione durante la produzione anziché dopo la creazione del campione. Il modello desiderato, che si tratti di un intricato disegno multicolore o di un motivo a macchie casuali utilizzato nel DIC, viene applicato all'interno della cavità dello stampo prima del processo di stampaggio a iniezione (Figura 1). Le particelle fini vengono sospese in alcool e successivamente applicate utilizzando un aerografo o uno strumento simile. Il motivo viene applicato allo stampo. Una volta che l'alcol è evaporato, lo stampo viene chiuso e il materiale elastomerico termoindurente non polimerizzato viene iniettato nello stampo. Dopo l'indurimento, il campione solido viene rimosso con il modello incorporato in modo permanente nella superficie.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig1.jpg"> 
Figura 1: Protocollo del diagramma di flusso per far aderire modelli ad alta fedeltà alle superfici in silicone. Il diagramma di flusso o l'albero decisionale per il nostro processo. La numerazione e l'etichettatura di ogni passaggio del diagramma di flusso corrispondono alla descrizione del protocollo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Compressore d'aria</td><td>Artigiano</td><td>CMEC6150</td><td>PORTATILE: compressore per pancake da 6 galloni https://www.craftsman.com/collections/air-compressors/products/cmec6150</td></tr><tr><td>Colorante per eco flex</td><td>Liscio</td><td>PMS 2757C</td><td>Silc Pig pigmenti colorati siliconici. I pigmenti Silc Pig sono concentrati, quindi un po' fa molto quando si colorano i prodotti in silicone Smooth-On. I colori personalizzati sono possibili mescolando diversi colori Silc Pig. Silc Pig 9 Pack Sampler include NERO, SANGUE, BLU, MARRONE, VERDE, CARNE CHIARA, ROSSO, BIANCO, GIALLO. https://www.smooth-on.com/products/silc-pig/</td></tr><tr><td>Alcool isopropilico</td><td>Cigno</td><td>Alcool isopropilico al 70% - Bottiglia da 16 oz S-15966 - Uline</td><td>Alcool isopropilico al 70% - Bottiglia da 16 once www.uline.com</td></tr><tr><td>Tazze di miscelazione</td><td>Assolo</td><td>Modello: S-19462R</td><td>Bicchieri di plastica per feste www.uline.com</td></tr><tr><td>Rilascio dello stampo per stencil</td><td></td><td>Ease Release 200 & 205</td><td>Distaccante per modelli e modelli per la realizzazione di stampi in silicone epossidico, uretanico e RTV. https://www.reynoldsam.com/</td></tr><tr><td>Foglio di Mylar 3 mil</td><td>Stampini online LLC</td><td>NA</td><td>Fogli di Mylar | Materiale dello stencil www.stencilsonline.com</td></tr><tr><td>Nastro adesivo per pittori</td><td>Uline</td><td>S-26006</td><td>Uline Painters Nastro per mascheratura www.uline.com</td></tr><tr><td>Asciugamani di carta</td><td>Uline</td><td>S-7711 Uline</td><td>S-7711 Uline - Un asciugamano assorbente ad un prezzo economico. 2 strati. www.uline.com</td></tr><tr><td>Bastoncini di ghiacciolo</td><td>Darice</td><td>Numero di modello dell'articolo: D-0139#, UPC 652695701399</td><td>https://www.amazon.com/Darice-Popsicle-Sticks-Crafts-Natural/dp/B0CPKHS44K/?th=1</td></tr><tr><td>Polvere</td><td>Pigmenti di Terra</td><td>Biossido di titanio PW6</td><td>Pigmenti di Terra Bianca di Titanio https://www.earthpigments.com/</td></tr><tr><td>Silicone (ecoflex)</td><td>Liscio</td><td>Ecoflex 00-20</td><td>siliconi catalizzati da platino https://www.smooth-on.com/</td></tr><tr><td>Adesivo spray</td><td>Stencil Facilità</td><td>Codice articolo:&nbsp; ASA0005</td><td>Stencil Ease Adesivo spray riposizionabile https://www.stencilease.com/</td></tr><tr><td>Pistola a spruzzo / Aerografo</td><td>Tasso</td><td>Patriota 105</td><td>Aerografo Badger Patriot 105 https://www.badgerairbrush.com/Patriot_105.asp</td></tr><tr><td>Provette</td><td>Scientifico globale</td><td>Articolo 83576, Codice produttore #: 6254</td><td>Provette da centrifuga per uso generico in polistirene da 50 ml con tappi - Sterile www.usplastic.com</td></tr><tr><td>Tubi in vinile</td><td>Capo Sioux&nbsp;</td><td>Numero di modello: 900-01163C00501 Menards&nbsp; Numero dell'articolo: 6840523</td><td>Tubi in vinile trasparente Sioux Chief www.menards.com</td></tr></tbody></table>

applicazione di modelli stencil permanenti e robusti di particelle fini su superfici elastomeriche

Applying Permanent, Robust Stenciled Patterns of Fine Particles to Elastomeric Surfaces

Per lo sperimentatore che persegue un modello che rappresenta le proprietà meccaniche di un materiale specifico, è necessario eseguire più esperimenti diversi con un insieme di campioni aventi una varietà di geometrie. Esempi di campioni creati utilizzando questa tecnica sono mostrati nella Figura 7. La Figura 7A illustra una piastra in silicone Ecoflex con un design a griglia nera su un campione bianco. Il lato mostrato ha una griglia nera e il retro ha una macchiolina DIC nera. La Figura 7B mostra una piastra in silicone Ecoflex con un design a griglia bianca su un campione nero. Proprio come il campione mostrato nella Figura 7A, il campione nella Figura 7B ha il modello di macchie DIC sul retro, stampato dallo stampo preparato mostrato nella Figura 6A. Questo modello di creazione di un disegno nero su bianco e di un disegno bianco su nero con una griglia e un motivo a macchie DIC è mostrato anche sul cilindro e sui campioni cubici mostrati nei pannelli C, D, F e G della Figura 7. La Figura 7E fornisce un esempio di una targa con una griglia blu su bianco.
La Figura 8 rappresenta un campione mal modellato a causa della portata dello stampaggio a iniezione troppo elevata. Il modello di macchie DIC è stato spalmato in modo che le particelle si diffondano in striature. Questo esemplare è stato appositamente realizzato con un rado motivo a macchie DIC per illustrare chiaramente la sbavatura. Questo metodo consente allo sperimentatore di posizionare un pattern di speckle più denso, se necessario, per ottenere migliori risultati DIC 7,8,9, in particolare per esperimenti di piccole deformazioni. I modelli di speckle a densità variabile sono mostrati nella Figura 9B, C. La Figura 10 mostra le immagini delle piastre in silicone prodotte con questo metodo con una sovrapposizione di mappe a colori del campo di deformazione DIC per illustrare il successo dell'inseguimento ottico.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig7.jpg"> 
Figura 7: Esempi di campioni utilizzati negli esperimenti. (A) Piastra bianca con punti neri della griglia in tensione uniassiale. (B) Piastra nera con punti bianchi a griglia (motivo stencil) in tensione uniassiale. (C) Cilindro nero con punti bianchi della griglia. (D) Cilindro nero con motivo a macchie DIC. (E) Punti della griglia blu (F) Cubo bianco con punti della griglia bianchi e motivo a macchie DIC. (G) Cubo nero con punti bianchi della griglia. Barre della scala = 1 mm (E), 1 cm (A-D, F, G). Abbreviazione: DIC = correlazione di immagini digitali. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig8.jpg"> 
Figura 8: Esempi di campioni in cui la velocità di stampaggio a iniezione era troppo elevata e il motivo maculato era macchiato. La direzione del flusso di stampaggio a iniezione è indicata da una freccia orizzontale nella parte inferiore dell'immagine. Le frecce inclinate indicano le posizioni di diverse strisce del motivo spalmato. Barra della scala = 2 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig8large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig9.jpg"> 
Figura 9: Esempi di disegni di immagini utilizzati nel tracciamento ottico. (A) Un esempio di pattern a griglia per l'inseguimento ottico, (B) Un esempio di un pattern di speckle DIC sparso per l'inseguimento ottico, (C) Un esempio di un pattern di speckle DIC denso per l'inseguimento ottico. Barre della scala = 1 cm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig9large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68576/68576fig10.jpg"> 
Figura 10: Esempio di campo di deformazione di correlazione con immagine digitale sovrapposto a immagini sperimentali di tensione uniassiale. La deformazione viene applicata nella direzione y e la deformazione ingegneristica globale è elencata sotto ogni immagine. Lo spostamento verticale locale delle varie posizioni del campione è mostrato con la mappa dei colori come indicato sulla scala a destra della figura. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68576/68576fig10large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

Applicazione di modelli stencil permanenti e robusti di particelle fini su superfici elastomeriche

Developing nonlinear, large deformation models for elastomeric composites is an ongoing challenge with applications in soft robotics, prosthetics, and ...

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Stampa microcontact viene utilizzato estensivamente alle proteine ​​modello e altre molecole sulle superfici dei materiali. Dimostriamo i passaggi fondamentali di questo processo, stampaggio modelli di fibronectina su vetro.

Stampa microcontatto di proteine ​​per Cell Biology

Un nuovo approccio che consente l'analisi ad alta risoluzione delle interazioni delle cellule tumorali con esogeno di acido ialuronico (HA) è descritto. Superficie lavorata sono realizzati mediante la combinazione chimica carbodiimmide e stampa microcontact.

Superfici Micropatterned per studiare le interazioni acido ialuronico con le cellule tumorali

Qui si descrive un metodo semplice per patterning senza ossido di silicio e germanio funzionalizzazione con reattivo monostrati organici e dimostrare dei substrati fantasia con piccole molecole e proteine. L'approccio protegge completamente le superfici da ossidazione chimica, fornisce un controllo preciso sulla morfologia caratteristica, e consente un accesso immediato ai modelli chimicamente discriminati.

Morbido Funzionalizzazione litografica e Patterning ossido senza silicio e germanio

Un metodo per ottenere nanofibre e nanostrutture complesse da proteine ​​singole o multiple della matrice extracellulare è descritto. Questo metodo utilizza interazioni proteina-superficie per creare materiali a base di proteine-free-standing con la composizione sintonizzabile e l'architettura per l'uso in una vasta gamma di applicazioni di ingegneria tissutale e delle biotecnologie.

Nanofibre ECM proteine ​​e Nanostrutture Engineered Uso Assembly-Surface avviato

I substrati di coltura cellulare funzionalizzati con modelli su microscala di ligandi biologici hanno un'immensa utilità nel campo dell'ingegneria tissutale. Qui, dimostriamo la produzione versatile e automatizzata di substrati di coltura tissutale con spazzole multiple di poli(glicole etilenico) microstrutturate che presentano sostanze chimiche ortogonali che consentono l'immobilizzazione spazialmente precisa e sito-specifica di ligandi biologici.

Realizzazione substrati di coltura complessi utilizzando robotica microcontact stampa (R-μCP) e sequenziale Sostituzione nucleofila

Questo manoscritto mostra il processo di fabbricazione per la produzione di attuatori morbidi in elastomero dielettrico basati su membrane di silicone. Le tre fasi chiave della produzione sono presentate in dettaglio: colata a lama di sottili membrane siliconiche; tampografia di elettrodi conformi; e l'assemblaggio di tutti i componenti.

Fabbricazione Processo di base di silicone elastomero dielettrici Attuatori

Metodi di fabbricazione di superficie per fantasia deposizione di nanometro spessa spazzole o micron di spessore, film reticolato di un copolimero del blocco di azlactone sono segnalati. Fasi critiche sperimentale, risultati rappresentativi e le limitazioni di ciascun metodo sono discussi. Questi metodi sono utili per la creazione di interfacce funzionali con caratteristiche fisiche su misura e reattività di superficie sintonizzabile.

Fabbricazione di superfici reattive con spazzola e film reticolato di co-polimeri funzionalizzati Azlactone blocco

È presentato un metodo facile per fabbricare strutture multiscala nano-micro, per superfici funzionali, aggregando le nanofibre fabbricate utilizzando un filtro di ossido di alluminio anodico.

Multiscala strutture aggregate da nanofibre impresse per superfici funzionali

I ligandi a matrice extracellulare possono essere modellati su idrogel di poliacrilammide per consentire la coltura di cellule staminali embrionali umane in colonie confinate su substrati conformi. Questo metodo può essere combinato con la microscopia a forza di trazione e i saggi biochimici per esaminare l'interazione tra la geometria dei tessuti, le forze generate dalle cellule e le specifiche del destino.

Modellazione della geometria delle colonie di cellule staminali embrionali umane su substrati conformi per controllare la meccanica a livello di tessuto

Presentiamo una piattaforma di saggi di rigidità dinamica e reversibile fabbricata utilizzando un elastomero siliconico ultra-morbido (polidimetilsilossano, PDMS) con particelle di ferro incorporate. Questo nuovo test è adatto per studiare i cambiamenti fisici emergenti dipendenti dal tempo nei fenotipi cellulari, compresa la guida al contatto. Qui, misuriamo l'allineamento dei cardiomiociti di ratto neonatale dopo l'irrigidimento della matrice utilizzando il magnetismo.

Elastomeri magnetoreologici microstrutturati per guidare i cambiamenti nell'allineamento dei cardiomiociti

Questo protocollo presenta un metodo indotto dalla luce per la fabbricazione di strutture tridimensionali scivolose tramite patterning digitale sequenziale e innesto su superfici nanoporose rivestite di silano. Questo approccio consente la formazione spazialmente controllata di regioni scivolose, consentendo la repellenza ai liquidi modellata e l'analisi quantitativa della scivolosità interfacciale, con applicazioni nella manipolazione dei fluidi e nell'ingegneria delle superfici.

Patterning e innesto indotti dalla luce per superfici scivolose basate su strutture nanoporose rivestite di silano

Scopri un metodo affidabile per applicare marcature permanenti su superfici di silicone utilizzando stencil e particelle fini con tecnica ad aerografo. Questo approccio consente il tracciamento ottico accurato delle deformazioni in elastomeri sottoposti a grandi sollecitazioni meccaniche.

Applicazione di modelli stencil permanenti e robusti di particelle fini su superfici elastomeriche

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