図面と疎水性パターン形成の長いポリジメチルシロキサン シリコーン フィラメント

ポリジメチルシロキサンは、今まで長いフィラメントに形成することができなかった汎用性の高い材料です。シリコーンフィラメントは織りや添加物製造に応用できるが、特にモデル・フォールダマーとして関心を持っている。スケーラブルな生産は、チューブ炉を介して既に硬化シリコンを描画することによって可能です。

また、コンピュータ制御コロナ放電器を用いてシリコーンフィラメントの表面を改変する方法も実証する。ポリマーが連続的に硬化しているため、この手順のタイミングは非常に重要です。タイマーを近くに置いておき、次のステップに備えて準備してください。

Aビジュアルデモンストレーションがなければ、フィラメントを作るダイナミックなプロセスは簡単には再現できません。このプロセスには、変化する状況に適応する必要がある時間に敏感なステップがいくつか含まれます。まず、1/8インチ内径の高温シリコーンチューブをメータリングバルブを介して圧縮空気に接続します。

チューブのもう一方の端を、直径 2.15 ミリメートルの開口部を持つ真鍮押し出しアダプターに接続します。次に、発煙フードに縦に円筒状のセラミックチューブ炉を固定し、フードの床から2フィート上に固定します。押出中に余分なPDMSをキャッチするために炉の下にアルミ箔を置きます。

開口を中心とした開口部を持つチューブ炉の上に押し出しアダプタを取り付けます。押し出されたフィラメントが炉に接触しないように、炉が角度にないことを確認してください。次に、押出機に円形のカットでダイを取り付け、ジップタイを使用して、高温シリコーンゴムチューブを押出機ビットに接続します。

チューブのもう一方の端を押し出しアダプターに接続します。赤外線温度計を炉に向けて、炉内温度が約250°Cになるまで加熱します。次に、フィラメントの生産が始まる前にアダプターが加熱しないように、押出アダプターの下から炉を移動します。

次に、200から10,000ミリパスカル秒を測定できる粘度計で、使い捨てサンプルチューブを摂氏65度に予熱し始めます。バランスを確認し、回転速度を5 RPMに設定し、測定レートを1分に1回に設定します。サンプルチューブが加熱している間、18グラムのPDMSベースと1.8グラムの硬化剤を計量ボートで混ぜます。

PDMS混合物を室温真空デシケーターで15分間、または気泡が残らないまで脱気する。表面の近くに気泡をポップするために定期的にデシケーターを通気します。次に、予熱したサンプルチューブを粘度計から取り出します。

脱気PDMS混合物を注ぎ、チューブを粘度計に戻します。直ちに測定シーケンスを開始します。PDMS の動的粘度が 4000 ミリパスカル秒に達したら、時間をメモし、粘度計からサンプルチューブを除去するペンチを使用します。

すぐにPDMS混合物を室温押出機に注ぎます。炉が250°Cであることを確認し、PDMSが粘度計から約4分間出るまで待ちます。次に、押出アダプターの下に炉を移動し、チューブ炉とアダプターの内側の針を揃えます。

押出機のネジを半回転でねじり、木製の棒のフィラメントを集め始めます。3~5秒ごとに、PDMSの安定した流れを維持するために、押出機を別の半分の回転にねじります。フィラメントを描く粘度窓は非常に狭い。

粘度が低すぎる場合は、30秒待ってからもう一度試してください。PDMSは室温で架橋を続けます。木製のラックに描かれたフィラメントを置き、治します。

フィラメントは終わったら12時間室温で硬化させます。パターニングプロセスを開始するには、ヒュームフードにパターニングアセンブリを設定し、目的のパターンをマイクロプロセッサに送信します。次に、1%ドデシル硫酸ナトリウムで硬化したPDMSフィラメントを洗浄する。

そして、徹底的に超純粋な水でそれを洗い流します。圧縮空気で目に見える水滴を取り除き、フィラメントが周囲の空気中で乾燥を終えるようにします。次に、非導電性の釣り糸を、非導電性フィラメントトレイの円形切り出しに結ぶ。

乾燥したPDMSフィラメントをトレイの中央切り取り部の上に置き、両面テープで所定の位置に固定します。換気されたコロナ排出箱に皿を挿入し、それがレベルであることを確認する。フィラメントがスラブの端に沿って整列するように、フィラメントトレイの下に金属スラブを置きます。

フィラメントの上に約3ミリメートルのコロナ放電電極を取り付け、コロナ放電装置をマイクロコントローラに接続します。非導電ラインのフリーエンドをステッパーモータに取り付けられたスピンドルに固定し、ラインが張っていることを確認します。マイクロコントローラプログラムを実行して、フィラメントを親水性セクションでパターン化します。

この方法で製造されたPDMSフィラメントは、直径約200マイクロメートル、長さ約0.5メートルでした。PDMSを熱から取り除くのはフィラメントを描くのに十分高く、室温で4分半の間にクロスリンクさせ、フィラメントを紡ぐ時間窓を約4分に延長した。コロナパターニングの成功は、液滴接触角度測定を通じて確認された。

対称に形成された水は、コロナ処理された親水性PDMS上のバレル形の液滴、及び不斉、シェル状の液滴を未処理疎水性PDMS上に形成した。この手順の鍵は、時間と温度で PDMS の粘度を操作することです。この粘度は、架橋や硬化が高温で加速するとともに時間とともに増加します。

ポリマーを部分的に硬化させ、それをチューブオーブンを介して描画するアプローチは、他の温度硬化ポリマーに適合させてもよい。これらのフィラメントは、多くの立体構造に適用できる柔軟性があり、疎水性領域は水中に一緒に作用的に付着します。フィラメントの疎水性パターンが折り畳み経路にどのような影響を与えるかを研究しています。

PDMSは炉に滴下し、小さな炎を作り出すことができます。慎重に炉と押出機を整列させ、すぐに木製のダボで炉から任意の破片をクリアします。