液晶エラストマーのアクチュエータのマイクロの準備

このマイクロ流体合成の全体的な目標は、優れた熱作動特性を持つ多数の液晶性エラストマー微粒子の再現性のある生産を可能にするキャピラリーベースのコフローマイクロ流体反応器を設定することです。この方法は、マイクロ流体反応器を介して液晶モノマーを熱作動性微粒子に処理する方法など、LCEマイクロアクチュエータ製造の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、基本的なマイクロ流体セットアップを微調整することで、迅速な粒子生成とさまざまな粒子形状、サイズ、作動パターンにアクセスできることです。

まず、ガラスのウォーターバスディッシュに2つのセプタムを装備します。次に、千枚通しでセプタムを突き刺して、外径1/16インチのチューブを配置するための穴を開けます。次に、外径1/16インチのチューブのフィッティングと対応するフェルールをPTFEチューブの端に取り付けます。

次に、ポリアミドコーティングされたシリカキャピラリーの先端をそれに貼り付けます。次に、PTFEチューブを、小さな金属テーブルに取り付けられた1/16インチの外径チューブ用のポリエーテルエーテルケトンTジャンクションの反対側のアームの1つにねじ込みます。次に、フィッティングと対応するフェルールを2番目のPTFEチューブの端に取り付けます。

次に、チューブをT字路の横方向のアームにねじ込みます。次に、3番目のPTFEチューブをセプタムの1つに挿入します。3 番目の PTFE チューブをカットして、ウォーターバスの外側にある 2 番目のシリンジ ポンプに到達し、ウォーターバス内のチューブ 1.1 の端に到達します。

次に、外径1/16インチのチューブ用に2つのメスルアーロックを取り付けます。次に、チューブを2番目のセプタムに挿入します。次に、4番目のPTFEチューブをフィッティングとフェルールで組み立てます。

PTFEチューブを組み立てた後、チューブ1.4をキャピラリー上で慎重にスライドさせて、Tジャンクションの残りのアームに接続します。次に、ウォーターバスをホットプレートに移します。次に、チューブ1.4を粘着テープを使用して精密加熱プレートの上に固定します。

また、チューブの端に5mlのガラスバイアルを取り付けます。次に、チューブ1.2と1.3の端を、シリンジポンプで操作する連続相と作動油で満たされたシリンジに接続します。次に、実体顕微鏡を取り付け、UV光源を取り付けます。

フラスコに200 mgの液晶アクリレートとさらに2つの試薬を加えます。次に、混合物を1mlのジクロロメタンに溶解します。次に、40°Cの真空で溶媒を完全に取り除き、残った固体を110°Cのオイルバスで溶かします。

次に、内径3/32インチのチューブ用のバーブ-メスルアーロックコネクタ付きのシリンジを準備します。シリンジと5本目のPTFEチューブを接続チューブに通して取り付けます。シリンジを使用して、モノマー混合物をチューブに集めます。

外径1/8インチのチューブに2つのオスルアーロックを使用し、モノマー混合物を含むチューブ1.5の端に両方のロックを取り付けます。後で、チューブ1.5の両端をメスのルアーロックでチューブ1.1と1.3の端に取り付けます。次に、ウォーターバスを満たし、その温度を摂氏90度に設定し、精密加熱プレートの温度を摂氏65度に設定します。

モノマー混合物が溶融したら、連続相の流量を毎時1.5〜2.0ミリリットルの値に設定します。そして、モノマー相の流量を妥当な値にすること。次に、キャピラリーをチューブの中央に配置し、同じサイズの液滴が形成され始めたらUVライトをオンにします。

重合粒子の画分をチューブ1.4の端に取り付けられた5mlガラスバイアルに集めます。UV光の下での色と粒子の形成の変化を探します。次に、Janusセットアップを取り付けるために、直径190mmのガラス製ウォーターバスディッシュに2つのセプタムを装備します。

千枚通しでセプタムを突き刺して、外径1/16インチのチューブを配置するための穴を開けます。次に、平行線で裏打ちされた2つの溶融シリカキャピラリーをチューブスリーブに挿入します。瞬間接着剤を使用してスリーブをシールします。

短いキャピラリーをスリーブの片側から約3ミリメートル伸ばします。次に、チューブスリーブの両端にフィッティングとフェルールを取り付けます。次に、スリーブを各Tジャンクションの反対側のアームの1つにねじ込み、2つのTジャンクションを接続します。

両方のT字路を小さな金属製のテーブルに取り付けます。PTFEチューブをウォーターバスセプタムに通します。フィッティングとフェルールを装備し、T字路1のキャピラリーと残りの対向アームに接続します。

一方の端にフェルールとフィッティングが取り付けられた別のチューブを、T字路の解放された横方向のアームに接続します。チューブ2.1の隣に、セプタムの2番目の穴から別のPTFEチューブを取り付けます。次に、外径1/16インチのチューブ用の2つのメスルアーロックを、ウォーターバス内のチューブ2.2と2.3の自由端に追加します。

フィッティングとフェルールを備えた4番目のPTFEチューブをTジャンクション2の横方向のアームに接続します。両側にフィッティングとフェルールを装備したチューブ2.5をキャピラリーの上に慎重にスライドさせ、Tジャンクション2の残りのアームと接続します。次に、6番目のPTFEチューブをもう一方のセプタムに挿入し、ウォーターバス内の端にフィッティングとフェルールを取り付けます。

5本目と6本目のPTFEチューブをアダプターで接続します。次に、モノマー混合物を含むチューブをチューブ2.2と2.3の端の間にねじ込みます。次に、温度計付きのホットプレートにウォーターバスをセットします。

チューブ2.1を水相を含むシリンジに、チューブ2.3を作動油を含むシリンジに、チューブ2.4を連続相に差し込む。次に、6番目のチューブを精密加熱プレートの上に粘着テープで取り付けます。次に、チューブの端に5mLのガラスバイアルを取り付けます。

次に、キャピラリーをチューブ内の中央に配置し、精密加熱プレート上の重合チューブ2.6の上にUV光源を取り付けます。コアシェルのセットアップでは、最初にフィッティングを取り付け、次にフェルールをフロリネートエチレンプロピレンチューブの両端に取り付けます。次に、溶融シリカキャピラリーをスリーブに刺し、片側から約3mm突き出

別の細いキャピラリーを使用し、大きい方のキャピラリーに挿入して、細いキャピラリーが長い方の側から数ミリメートル突き出るようにします。研究によると、直径200〜400マイクロメートルの粒子は、連続相の1時間あたり1.50〜2.00mLの流量で生成されますが、連続相とモノマー相の流量比は20〜200の範囲です。これらの光学顕微鏡画像は、プロレート状の粒子が幅の広い重合チューブで合成されたときに回転軸が伸びる粒子の形態を示しています。

これらの棒状粒子は、内径0.5mmの細いチューブ内で重合中に高い伸び率で合成されます。この粒子は、相転移中に回転軸に沿って収縮します。ここでは、作動するコアシェルと棒状のヤヌス粒子の伸びと収縮が表されています。

単一のLCE粒子の作動特性をプロットすると、粒子の加熱曲線と冷却曲線は、粒子の最も強い作動が、両方の曲線がヒスタリシスを形成する最高流量であることを示しています。興味深いことに、粒子の作動は10回を超えても減少しません。一度習得すると、このマイクロ流体のセットアップは1時間で準備でき、適切に実行されれば、粒子合成には1〜2時間かかります。

このアプローチは、開発後、液晶エラストマー加工の分野の研究者に新たな可能性を開き、異なる作動パターンを特徴とするさまざまな形状の微粒子の製造を可能にします。この手順を試みる際には、マイクロ流体粒子の生成中の目詰まりを防ぐために、UVフリーの条件下で作業し、クリーンなマイクロ流体コンポーネントを使用することを忘れないでください。このビデオを見れば、キャピラリーベースのマイクロ流体反応器で液晶モノマー混合物を処理する方法がよく理解でき、さまざまな液晶状態に対処するためのさまざまな温度ゾーンを持つことができます。