Name: 소프트 재료 역학의 연구에서 디지털 프로젝터와 응용 프로그램을 사용하여 마이크로 3D 인쇄 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-11-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 24 s
Description: 배우세요 디지털 프로젝터를 이용한 마이크로 3D 인쇄 기술로 하이드로겔 튜브를 제작하고 팽창에 의한 탄성 불안정성을 통해 패턴 변형을 유도하는 방법을. 이 기술은 연성 재료 역학 연구에 활용됩니다.

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저자는 그림 1D에 표시된 3D 구조에 대한 단면 이미지를 제공하기 위해 어 바나 - 샴페인 일리노이 대학에서 요셉 Muskin와 매튜 라 구사 감사드립니다.

1. 성 예비 중합체 솔루션의 준비 <ol><li> 믹스 폴리 (에틸렌 글리콜) diacrylate (PEG-DA) (평균 분자량 ~ 575, 시그마 - 알드리치)과 1시 2분 체중의 비율로 폴리 (에틸렌 글리콜) (PEG) (평균 분자량 ~ 200, 시그마 - 알드리치). </li><li> 0.67 %의 중량을 추가합니다. 사진 기자 (Phenylbis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine 산화물, 시그마 - 알드리치). 솔루션은이 시점부터 어두운 환경에서 보관해야합니다. </li><li> 0.05 % 중량을 추가합니다. 사진 흡수 (수단 I, 시그마 - 알드리치). </li><li> 자기 교반기를 사용하여 실온에서 24 시간 동안 솔루션을 섞는다. </li></ol> 2. 디지털 데이터 프로젝터를 사용하여 데스크탑 3D 프린터 설정 <ol><li> 평면 안정적인 위치에 디지털 데이터 프로젝터를 배치 및 Microsoft PowerPoint가 설치되어있는 컴퓨터에 연결합니다. </li><li> 디지털 프로젝터의 빔 출력 렌즈 앞에 볼록 렌즈를 오른쪽으로 놓습니다. 프로에서 약 10cm 떨어진 곳에 초점 비행기를 만들기 위해 볼록 렌즈를 선택jector. (광 해상도가 짧은 초점 길이 있지만, 광학 구성 요소에 대한 여유 공간을 예약 한 요구에 렌즈에 대한 작아집니다.) </li><li> 곧장 빔을 직접하기 위해 45 ° 각도에서 빔 경로에있는 볼록 렌즈 후에 거울을 배치합니다. </li><li> 예상 빔의 초점 평면에서 샘플 홀더를 놓으십시오. 샘플 홀더는 샘플 홀더의 수직 위치를 제어하는​​하여 선형 단계에 부착해야합니다. </li><li> 샘플 홀더 아래에 수지 욕조를 배치합니다. </li></ol> 3. 젤 튜브의 설계 및 제작 <ol><li> 직경, 벽 두께, 제조 될 수있는 젤 튜브의 높이를 확인합니다. </li><li> 겔 튜브에 대한 단면 이미지를 그립니다. 이미지는 검은 색 배경과 흰색에 있어야합니다. 마이크로 소프트 파워 포인트 슬라이드에서 이러한 이미지를 삽입합니다. </li><li> Microsoft PowerPoint에서 슬라이드 쇼를 시작하고 영상을 투사합니다. AT &amp; T를 사용하여 수직 위치를 조정하여 초점 평면에서 샘플 홀더를 배치단계를 ached. </li><li> 성 예비 중합체 솔루션을 넣어 동안 더 원치 않는 중합가 없습니다 있도록 &quot;더미&quot;검정 이미지로 전환합니다. </li><li> 수지 목욕탕 성 예비 중합체 솔루션을 넣어. 솔루션은 약간의 샘플 홀더를 포함 할 때까지 목욕탕을 입력합니다. 이제 인쇄 3D 개체에 대한 준비가되었습니다. </li><li> 첫 번째 층을 중합 할 수있는 젤 튜브의 첫 번째 단면 이미지가 포함 된 슬라이드로 전환합니다. 8 초 동안 이미지를 투영 유지하고 &quot;정전&quot;슬라이드로 전환합니다. </li><li> ¼ 회전하여 선형 무대에서 노브를 회전 샘플 홀더를 낮추 (~ 160 μm). 지금 신선한 수지 polymerized 첫 번째 층을 커버하기에 흐른다. </li><li> 절차 하나의 상단에 두 번째 층을 중합 다시 단면 영상을 투사합니다. 원하는 높이의 겔 튜브 제조 될 때까지 반복 3.6-3.8 단계를 반복합니다. </li><li> 모든 레이어가 완료되면, 레이저 blad를 사용하여주의 깊게 가공 샘플을 예비 중합체 솔루션의 샘플 홀더를 들어, 그리고 검색5. </li><li> ~ 3 시간에 아세톤에있는 샘플을 헹구고, 그때는 ~ 1 시간에 건조 할 수 있습니다. </li></ol> 4. 탄성 불안정에 의해 소정 패턴 형성 실험을 붓게 <ol><li> 투명한 유리 접시에 물 기름 듀얼 레이어 액체를 준비합니다. </li><li> 슈퍼 접착제를 사용하여 샘​​플 홀더에 건조 샘플을 첨부합니다. </li><li> 샘플이 뒤집어 져 있는데요 있도록 샘플 홀더를 뒤집기. 물 기름 액체 목욕탕에서 샘플을 빠져. 오일 층에서 물 기름 인터페이스에 샘플을 접근한다. 샘플 젤 튜브는 고정 된베이스 기판 부분은 상단 기름 층에 체재하는 동안 샘플이 물 표면에 닿을 때 팽창하기 시작한다. 이러한 방법으로, 물은 자제베이스 으러으로 완화하기 전에 샘플 팽창 수 있도록 튜브 벽에 확산 할 수 있습니다. 디지털 카메라를 사용하여 겔 튜브가 불 같은 패턴의 변화를 모니터링합니다. </li></ol>

<ol><li>Timoshenko, S. P., Gere, J. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTimoshenko%2C+SP+%22Theory+of+Elastic+Stability%22">Theory of Elastic Stability</a>. , McGraw-Hill. (1961).</li>
<li>Sharon, E., Marder, M., Swinney, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaves+Flowers+and+Garbage+Bags%3A+Making+Waves%5BTitle%5D)+AND+%22American+Scientist%22%5BJournal%5D)">Leaves Flowers and Garbage Bags: Making Waves.</a> American Scientist. 92, 254-261 (2004).</li>
<li>Kücken, M., Newell, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fingerprint+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Theoretical+Biology%22%5BJournal%5D)">Fingerprint formation.</a> Journal of Theoretical Biology. 235, 71-83 (2005).</li>
<li>Liang, H., Mahadevan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+shape+of+a+long+leaf%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">The shape of a long leaf.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 106, 22049-22054 (2009).</li>
<li>Bayer, S. A., Altman, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBayer%2C+SA+%22The+human+brain+during+the+second+trimester%22">The human brain during the second trimester</a>. , Taylor & Francis. (2005).</li>
<li>Trujillo, V., Kim, J., Hayward, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creasing+instability+of+surface-attached+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Creasing instability of surface-attached hydrogels.</a> Soft Matter. 4, 564(2008).</li>
<li>Breid, D., Crosby, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+stress+state+on+wrinkle+morphology%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Effect of stress state on wrinkle morphology.</a> Soft Matter. 7, 4490(2011).</li>
<li>Mora, T., Boudaoud, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Buckling+of+swelling+gels%5BTitle%5D)+AND+%22The+European+Physical+Journal+E%22%5BJournal%5D)">Buckling of swelling gels.</a> The European Physical Journal E. 20, 119-124 (2006).</li>
<li>DuPont, S. J., Cates, R. S., Stroot, P. G., Toomey, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Swelling-induced+instabilities+in+microscale%2C+surface-confined+poly%28N-isopropylacryamide%29+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Swelling-induced instabilities in microscale, surface-confined poly(N-isopropylacryamide) hydrogels.</a> Soft Matter. 6, 3876-3882 (2010).</li>
<li>Dervaux, J., Couder, Y., Guedeau-Boudeville, M. -A., Ben Amar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape+Transition+in+Artificial+Tumors%3A+From+Smooth+Buckles+to+Singular+Creases%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Shape Transition in Artificial Tumors: From Smooth Buckles to Singular Creases.</a> Physical Review Letters. 107, 018103(2011).</li>
<li>Jang, J. -H., Koh, C. Y., Bertoldi, K., Boyce, M. C., Thomas, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combining+Pattern+Instability+and+Shape-Memory+Hysteresis+for+Phononic+Switching%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Combining Pattern Instability and Shape-Memory Hysteresis for Phononic Switching.</a> Nano Letters. 9, 2113-2119 (2009).</li>
<li>Lee, H., Zhang, J., Jiang, H., Fang, N. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prescribed+Pattern+Transformation+in+Swelling+Gel+Tubes+by+Elastic+Instability%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Prescribed Pattern Transformation in Swelling Gel Tubes by Elastic Instability.</a> Physical Review Letters. 108, 214304(2012).</li>
<li>Sun, C., Fang, N., Wu, D. M., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Projection+micro-stereolithography+using+digital+micro-mirror+dynamic+mask%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%3A+Physical%22%5BJournal%5D)">Projection micro-stereolithography using digital micro-mirror dynamic mask.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 121, 113-120 (2005).</li>
<li>Muskin, J., Ragusa, M., Gelsthorpe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-Dimensional+Printing+Using+a+Photoinitiated+Polymer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Education%22%5BJournal%5D)">Three-Dimensional Printing Using a Photoinitiated Polymer.</a> Journal of Chemical Education. 87, 512-514 (2010).</li>
</ol>

관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

기판에 제약 관 히드로 겔의 팽창에 안정성은 t / H와 모드를 변형하는 것은 H / D 12에 따라 달라집니다에 따라 달라집니다. 정규화 된 두께 t / H의 다른 수준이 샘플 네 그룹 (I-IV)는 그룹 내 두꺼운 것 및 그룹 IV 더 슬림거든요, 가공되었습니다. 각 그룹은 샘플을 제가 짧게하고 샘플 IV 키도 크게되는 것과 정규화 된 높이 H / D의 다른 수준의 4 개의 샘플 (I-IV)로 구성되어 있습니다. 가공 샘플의 크기는 표 1에 표시됩니다. 그룹 III 및 IV는 버클과 팽창에 따라 변화하도록 설계되었습니다 반면, 그룹 I과 II는 붓기 동안 안정적으로 유지하도록 설계되어 있습니다. 좌굴 샘플, 버 클린 (Bucklin)에게 들어g 모드는 샘플 높이 감소한다. 그림 3A는 실험 결과를 보여줍니다. 이론은 예측에 따라, 그룹 I과 II의 샘플은 안정적 이었어요 및 그룹 III 및 IV의 샘플이 모든 탄성 불안정으로 가서 buckled 반면, 붓기에 원형 있었다. 또한, 동일한 H / D와 샘플 유사한 좌굴 모드를 표시. 그림 3B는 이론적 예측과 그룹 III 및 IV에 샘플 실험적으로 관찰 좌굴 모드를 비교합니다. 우리는 같은 H / D와 그 샘플을 볼 수에 관계없이 두께의 동일한 후 좌굴 패턴을 포즈, 그리고 그 실험 결과는 이론과 잘 동의 할 수 있습니다. 우리는 상업적으로 이용 가능한 디지털 데이터 프로젝터를 사용하여 간단한 데스크톱 3D 인쇄 시스템을 구축하는 방법을 제시한다. 제안 된 방법은 사기꾼으로 폴리머의 photocuring에 의존3D 구조를 구조체, 따라서, 모든 photocurable 폴리머는 또한까지 photoinitiator이 표시 파장 범위에 해당하는 흡광도가 같은 일반적으로 사용할 수 있습니다. 많은 상업적으로 이용 가능한 photoinitiators는 자외선 (UV) 파장을 위해 설계되었습니다 있습니다,하지만 사용 photoinitiator는 400 nm의 파장 이상에서 상대적으로 높은 흡광도가 있습니다. 3D 객체를 조작 할 수있는 쉽고 빠른 방법을 제공하는이 방법은 여기를 증명 등의 부드러운 재료 역학 등 다양한 분야에서 많은 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다.

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 코멘트 (선택 사항) </td></tr><tr><td> 폴리 (에틸렌 글리콜) diacrylate </td><td> 시그마 - 알드리치 </td><td> 437441 </td><td> MW ~ 575 </td></tr><tr><td> 폴리 (에틸렌 글리콜) </td><td> 시그마 - 알드리치 </td><td> P3015 </td><td> MW는 200 ~ </td></tr><tr><td> phenylbis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine 산화물 </td><td> 시그마 - 알드리치 </td><td> 511447 </td><td> 사진 기자 </td></tr><tr><td> 수단 I </td><td> 시그마 - 알드리치 </td><td> 103624 </td><td> 사진 흡수 </td></tr><tr><td> 디지털 데이터 프로젝터 </td><td> 뷰소닉 </td><td> PJD6221 </td><td></td></tr><tr><td> 볼록 렌즈 </td><td> Thorlabs </td><td> LA1145 </td><td> F = 75.0 mm </td></tr><tr><td> Mirr또는 </td><td></td><td></td><td> 4 &quot;실리콘 웨이퍼 </td></tr><tr><td> 수동 단계 </td><td> Velmex </td><td> A2506DE-S2.5 </td><td></td></tr></tbody></table>

소프트 재료 역학의 연구에서 디지털 프로젝터와 응용 프로그램을 사용하여 마이크로 3d 인쇄

Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics

좌굴이 기계의 고전 주제입니다. 좌굴이 오랜 주요 구조 실패 모드 1 중 하나로서 연구되어 있지만, 최근 패턴 변화에 대한 고유 한 메커니즘으로 새로운 관심을 모으고있다. 이국적인 패턴의 풍부한이 기계 불안정 2-5을 통해 형성되는 곳 자연은 예제 가득합니다. 이 우아한 메커니즘에 의해 영감을, 많은 연구는 탄성체와 hydrogels 6-11와 같은 부드러운 재료를 사용하여 패턴 생성 및 변화를 증명하고있다. 사람들이 자발적으로 외부 힘 6-10의 필요없이 다양한 패턴을 만들 기계적 불안정을 일으킬 수 있기 때문에 부종이 젤은 특히 관심이 있습니다. 최근, 우리는 프로젝션 마이크로 stereolit​​hography (PμSL), 빠른 속도로 컴퓨터 생성 3D 모델에게 내가 변환 할 수있는 3 차원 (3D) 제조 기술을 사용하여 마이크로 스케일 관 젤의 패턴을 변형에 대한 모든 권한의 시범을보고고해상도 12,13에서 n 인물 물리적 인 물체 야. 여기 제어 패턴 변화에 대한 팽창 유발 좌굴 불안정을 공부하기 위해 상업적으로 이용 가능한 디지털 데이터 프로젝터를 사용하여 단순화 PμSL 시스템을 구축 할 수있는 간단한 방법을 제시한다. 간단한 바탕 화면 3D 프린터는 오프 - 더 - 선반 디지털 데이터 프로젝터와 같은 볼록 렌즈와 거울 14 간단 광학 구성 요소를 사용 내장되어 있습니다. 3D 솔리드 모델에서 추출 단면 이미지는 레이어로 레이어 방식으로 원하는 3D 솔리드 구조로 액체 수지 polymerizing, 순서대로 감광성 수지 표면에 투영되어 있습니다. 이 간단한 구성과 쉬운 프로세스를 임의의 3D 개체를 쉽게 하위-100 μm의 해상도로 제조 될 수있다. 이 데스크탑 3D 프린터는 다양한 3D 형상을 탐험 할 수있는 좋은 기회를 제공하여 부드러운 재료 역학의 연구 잠재력을 보유하고 있습니다. 우리는 fabrica이 시스템을 사용다른 크기와 테 관 모양의 히드로 겔 구조. 기판 바닥에 고정, 관 젤이 불안정 변형을 야기 할 수 있습니다 붓기, 동안 inhomogeneous 스트레스를 개발하고 있습니다. 겔 구조 변형 받아야 할 때 다양한 물결 모양의 패턴은 튜브의 원주를 따라 나타납니다. 실험 원하는 모드의 좌굴 주변이 통제 된 방식으로 생성 할 수 있습니다 것으로 나타났습니다. 세 치수 구조 관 젤의 패턴 변화는 기계 및 재료 과학뿐만 아니라 중요한 의미를 가지고 있지만, 또한 조정할 수 matamaterials 많은 다른 새로운 분야 인치

재고품의 디지털 데이터 프로젝터를 사용하는 간단한 PμSL 시스템은 그림 1에 표시됩니다. 75mm의 초점 거리와 볼록 렌즈가 2cm로 2cm의 작은 조명 영역에 빔을 집중하고 있습니다. 광학 해상도 - 비행기의 결과는 45 μm이다. 수직 해상도는 선형 단계의 정밀 수준에 의해 결정됩니다. 이 연구를 위해 만든 구조물의 층의 두께는 160 μm이다. 각 층은 8 초 빛 조명에 대한 polymerized되었습니다. 시스템에 의해 제조 된 대표적인 3D 구조는 그림 1D에 표시됩니다. 이 객체는 PEGDA 58 층으로 구성되어 있습니다. 우리는 사진 경화 PEGDA의 히드로 겔을 준비했습니다. PEGDA의 히드로 겔의 낮은 crosslinking 따라서 큰 붓기는 성 예비 중합체 솔루션에 비 crosslinking의 PEG를 추가하여 달성되었다. 그 결과 PEGDA의 히드로 겔의 길이 - 현명한 붓기 비율이 높은 300 %의 용적 확장에 해당하는 1.5입니다. &gt; PEGDA의 히드로 겔 튜브의 집합은 설계 및 이론 (12)에 따라 조작했다. 우리는 거꾸로 샘플을 배치하고 그림 2A에 도시 된 바와 같이 상단에 기름 층으로 덮여 물을 욕조에 넣어. 차원 매개 변수에 따라 원형 튜브도 안정적으로 유지 또는 그림 2B와 같이 물결 모양 패턴으로 변환. 다른 샘플 패턴을 붓게의 다양한 종류의 디지털 카메라에 의해 캡처도 3a에 수여되었습니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/4457/4457fig1.jpg" /> 그림 1. 바탕 화면 프로젝션 마이크로 stereolithography 시스템 () 도식 표현 (B) 실제 시스템 구성 요소 (C) 근접 전망 (D) 대표 3D 구조를. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4457/4457fig1large.jpg" target="_blank">큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오</a> . 십t &quot;강한 : 유지 - together.within 페이지 =&quot;항상 &quot;&gt; <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/4457/4457fig2.jpg" /> 그림 2. (b)는 제약 히드로 겔 튜브가 서로 다른 패턴으로 변환 붓기 히드로 겔 튜브 (A) 실험 설정. 스케일 바는 5mm를 나타냅니다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/4457/4457fig3.jpg" /> 그림 3. () 패턴 실험을 부기 형성. 수직 축 t / H을 (따라서 안정성)을 나타냅니다, 그리고 수평 축 H / D를 (따라서 모드 좌굴) 나타냅니다. 스케일 바는 5mm를 나타냅니다. (B) 모드를 좌굴 것은 H / D에 따라 달라집니다. 실험 결과는 이론적 인 예측과 잘 동의합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4457/4457fig3large.jpg" target="_blank">큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오</a> . <table border="1"><tbody><tr><td colspan="2"> 샘플 &lt;/ strong&gt;을 </td><td> D (μm) </td><td> t (μm) </td><td> H (μm) </td></tr><tr><td rowspan="4"> 나는 </td><td> 나는 </td><td> 9300 ± 420 </td><td> 760 ± 40 </td><td> 840 ± 40 </td></tr><tr><td> II </td><td> 9700 ± 420 </td><td> 1040 ± 40 </td><td> 1060 ± 40 </td></tr><tr><td> III </td><td> 9700 ± 420 </td><td> 1210 ± 40 </td><td> 1340 ± 40 </td></tr><tr><td> IV </td><td> 9700 ± 420 </td><td> 1660 ± 40 </td><td> 1680 ± 40 </td></tr><tr><td rowspan="4"> II </td><td> 나는 </td><td> 9000 ± 420 </td><td> 480 ± 40 </td><td> 880 ± 40 </td></tr><tr><td> II </td><td> 9000 ± 420 </td><tD&gt; 660 ± 40 </td><td> 1060 ± 40 </td></tr><tr><td> III </td><td> 9500 ± 420 </td><td> 740 ± 40 </td><td> 1350 ± 40 </td></tr><tr><td> IV </td><td> 9200 ± 420 </td><td> 970 ± 40 </td><td> 1650 ± 40 </td></tr><tr><td rowspan="4"> III </td><td> 나는 </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 160 ± 40 </td><td> 790 ± 40 </td></tr><tr><td> II </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 300 ± 40 </td><td> 1020 ± 40 </td></tr><tr><td> III </td><td> 9100 ± 420 </td><td> 380 ± 40 </td><td> 1330 ± 40 </td></tr><tr><td> IV </td><td> 9000 ± 420 </td><td> 490 ± 40 </td><td> 1630 ± 40 </td></tr><tr><td rowspan="4"> IV </td><td> 나는 </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 140 ± 40 </td><td> 780 ± 40 </td></tr><tr><td> II </td><td> 8800 ± 420 </td><td> 190 ± 40 </td><td> 1010 ± 40 </td></tr><tr><td> III </td><td> 9300 ± 420 </td><td> 230 ± 40 </td><td> 1340 ± 40 </td></tr><tr><td> IV </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 290 ± 40 </td><td> 1650 ± 40 </td></tr></tbody></table> 표 1. 샘플 크기는 광학 현미경으로 측정. 오류가 측정 불확실성을 나타냅니다.

우리는 탄성 불안정에 의해 팽창 겔 튜브의 제어 패턴 변환을 보여줍니다. 간단한 프로젝션 마이크로 스테레오 - 리소그래피 설정은 레이어 별 레이어 방식으로 입체 고분자 구조를 조작하는 오프 - 더 - 선반 디지털 데이터 프로젝터를 사용하여 만들어졌습니다. 기계 제약 히드로 겔 튜브를 팽창하는 차원에 따라 다양한 주변 좌굴 모드를 표시합니다.

소프트 재료 역학의 연구에서 디지털 프로젝터와 응용 프로그램을 사용하여 마이크로 3D 인쇄

좌굴은 역학 분야의 고전적인 주제입니다. 좌굴은 오랫동안 주요 구조적 파손 모드 중 하나로 연구되어 왔으나, 최근에는 새로운...

다음 비디오의 전반적인 목표는 간단한 3D 겔 미세 가공 도구의 제작 방법과 탄성 불안정성에 의한 팽윤 겔 튜브의 패턴 변형에 이를 활용하는 방법을 시연하는 것입니다. 다양한 크기의 튜브형 겔 샘플을 제작하기 위해 기성 디지털 데이터 프로젝터를 사용하여 간단한 마이크로 3D 프린터를 구축합니다. 튜브형 겔 샘플의 제작은 광개시제와 광흡수제가 포함된 프리폴리머 용액이 담긴 레진 배스에 담긴 샘플 홀더 위로 설계된 이미지를 투사함으로써 이루어집니다.광중합에 의해 층이 형성되면, 샘플 홀더가 내려가고 이전 층 위에 다음 층이 제작됩니다. 이러한 방식으로 3D 샘플이 층별 방식으로 제작됩니다. 다음으로, 팽창으로 유도된 탄성 불안정성에 의해 형상 변형을 일으키기 위해 각 샘플을 물에 접촉시킵니다.결과에 따르면 원형 튜브는 좌굴 겔의 기하학적 구조에 따라 서로 다른 파수를 가진 다양한 물결 패턴으로 변형됩니다. 광치료와 같은 기존 방법과 비교했을 때 이 제작 기술의 주요 장점은 겔과 같은 연성 재료를 위한 신속한 3D 미세 가공 도구를 제공한다는 점입니다. 결과적으로, 제작하기 어려웠던 다양한 흥미로운 3D 기하 구조를 이제는 실험적 연구를 위한 물리적 객체로 쉽게 구현할 수 있게 되었습니다.본 절차를 시작하려면, 서면 프로토콜에 설명된 대로 광개시제와 광흡수제가 포함된 프리폴리머 용액을 준비하십시오. 용액 준비 후, 디지털 데이터 프로젝터를 평평하고 안정적인 위치에 배치하고 Microsoft PowerPoint가 설치된 컴퓨터에 연결하십시오. 디지털 프로젝터의 빔 출력 렌즈 바로 앞에 볼록 렌즈를 배치하십시오.초점 평면이 프로젝터로부터 약 10 centimeters 떨어지도록 볼록 렌즈를 선택하십시오. 초점 거리가 짧은 렌즈일수록 광학 분해능은 작아지지만, 광학 부품을 위한 일정 공간을 확보해야 합니다. 빔 경로상에서 볼록 렌즈 뒤에 거울을 45도 각도로 배치하여 빔이 직선으로 아래를 향하게 하십시오.그 다음, 투사된 빔의 초점 평면에 샘플 홀더를 배치합니다. 샘플 홀더는 샘플 홀더의 수직 위치를 제어할 수 있는 리니어 스테이지에 부착되어야 합니다. 마지막으로, 겔 튜브 프로젝트를 설계하기 위해 샘플 홀더 아래에 수지 욕조를 배치하십시오. 픽셀 수를 알고 있는 이미지를 샘플 홀더에 투사하여 픽셀에서 실제 길이로의 변환 비율을 측정합니다.본 사례의 경우, 135 픽셀의 이미지가 5.8 밀리미터로 측정되었으며, 이는 픽셀당 43 마이크론에 해당합니다. 이 정보를 바탕으로 겔 튜브의 직경, 벽 두께 및 높이와 같은 물리적 치수를 픽셀 단위로 변환하십시오. 그다음, 겔 튜브의 단면 이미지를 그리십시오.이미지는 검은색 배경에 흰색이어야 합니다. 이 이미지들을 Microsoft PowerPoint 슬라이드에 삽입하십시오. Microsoft PowerPoint에서 슬라이드 쇼를 시작하고 이미지를 투사하십시오.첨부된 스테이지 스위치를 사용하여 수직 위치를 조정함으로써 샘플 홀더를 초점 평면에 위치시키고 더미 블랙 이미지를 설정하여, 프리폴리머 용액을 추가하는 동안 원치 않는 중합 반응이 일어나지 않도록 합니다. 프리폴리머 용액을 레진 배스에 붓습니다. 피펫을 사용하여 용액이 샘플 홀더를 약간 덮을 때까지 배스를 채웁니다.이제 3D 객체를 출력할 준비가 되었습니다. 겔 튜브의 첫 번째 단면 이미지가 포함된 슬라이드로 전환하여 첫 번째 층을 중합합니다. 이미지를 8초 동안 계속 투사한 다음, 다시 블랙아웃 슬라이드로 전환하십시오.선형 스테이지의 노브를 1/4바퀴 돌려 샘플 홀더를 약 160 microns만큼 낮춥니다. 이렇게 하면 액상 레진의 점도가 너무 높아 스스로 흘러 들어가지 못하는 경우에도, 새로운 레진이 유입되어 중합된 첫 번째 층을 덮게 됩니다. 스테이지를 더 아래로 이동시켜 제작된 층이 레진에 완전히 잠기게 한 다음, 스테이지의 위치를 다시 표면에서 160 microns 아래로 맞춥니다.이전 층 위에 두 번째 층을 중합시키기 위해 단면 이미지를 다시 투사하십시오. 원하는 높이의 젤 튜브가 제작될 때까지 이 과정을 반복하십시오. 모든 층이 완성되면, 프리폴리머 용액에서 샘플 홀더를 들어 올려 제작된 샘플을 회수하십시오.면도날을 사용하여 조심스럽게 샘플을 아세톤으로 약 3시간 동안 헹군 다음, 약 1시간 동안 건조시킵니다. 팽윤 실험을 수행하기 위해, 투명한 페트리 접시에 물-오일 이중층 액체를 준비합니다. 페트리 접시의 위치를 조정하여 카메라의 초점 평면에 물-오일 계면이 오도록 맞춘 뒤, 순간접착제를 사용하여 건조된 샘플을 샘플 홀더에 부착합니다.샘플 홀더를 뒤집어 거꾸로 위치시킵니다. 샘플을 물-오일 액체 배스에 담급니다. 오일 층에서 물-오일 계면 방향으로 샘플을 접근시킵니다.시료가 수면에 닿으면 팽윤이 시작되며, 겔 튜브가 고정된 기판 베이스는 상층의 오일 층에 머무릅니다. 이러한 방식으로 물이 튜브 벽으로 확산되어, 젖음으로 인해 구속된 베이스가 이완되기 전에 시료가 먼저 팽윤될 수 있습니다. 이어서 겔 튜브가 팽윤됨에 따라 나타나는 패턴 변화를 관찰하십시오.디지털 카메라를 사용하여, 시중에서 판매되는 디지털 데이터 프로젝터를 이용한 간단한 투사 마이크로 스테레오리소그래피 시스템을 여기서 보여줍니다. 초점 거리 75 millimeters의 볼록 렌즈가 빔을 2 centimeters by 2 centimeters의 작은 조사 영역으로 집중시키며, 이에 따른 평면 광학 해상도는 약 45 microns입니다. 수직 해상도는 리니어 스테이지 층의 정밀도 수준에 의해 결정됩니다.본 연구를 위해 제작된 구조물의 두께는 160 microns입니다. 각 층은 8초 동안 광조사를 통해 중합되었습니다. 해당 시스템으로 제작된 대표적인 3D 구조물이 제시되어 있습니다.이 객체는 58층의 peg da로 구성됩니다. 서면 프로토콜에 기술된 대로, 낮은 가교 밀도와 그에 따른 큰 팽윤을 달성하기 위해 광경화성 peg da 하이드로젤 튜브 세트를 설계 및 제작하였으며, 샘플을 워터-오일 배스에 거꾸로 배치하였습니다. 비디오에서 보여주는 바와 같이, 치수 매개변수에 따라 원형 튜브는 안정된 상태를 유지하거나 물결 모양의 패턴으로 변형되었습니다.겔 튜브의 치수는 팽윤 과정에서 발생하는 파동의 수를 결정합니다. 서로 다른 샘플들의 매우 다양한 팽윤 패턴을 디지털 카메라로 촬영하였습니다. 세로축은 높이에 대한 두께(T/H)로 안정성을 나타내며, 가로축은 직경에 대한 높이(H/D)로 좌굴 모드를 나타냅니다. 흰색 숫자는 여기에 표시된 것과 같이 둘레를 따라 나타나는 파동의 수인 좌굴 모드 번호를 나타냅니다.불안정 시료의 좌굴 모드는 오직 HD에만 의존하며, 실험 결과는 이론적 예측과 잘 일치합니다. 본 영상에서는 이 방법을 연성 재료 역학을 위한 유용한 실험 도구로 사용하지만, 소프트 로보틱스와 생의학 공학을 포함한 과학 및 공학의 다른 분야에서도 많은 응용 가능성을 찾을 수 있을 것입니다. 또한, 이 방법은 매우 간단하고 비용 효율적입니다.이 비디오에 제시된 프로토콜을 따라 실험실에서 누구나 자신만의 마이크로 3D 프린터를 제작할 수 있습니다.

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연구

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현대 플라스틱 압출 및 인쇄 기술을 사용하면, 신속하고 저렴한 비용으로 실험실에서 촬영 X-선 중부 표준시 데이터의 물리적 모델을 생성하기 위해 지금이 가능합니다. 단층 데이터의 3 차원 인쇄 강력한 시각화, 연구, 지금은 잠복기 이미징 커뮤니티에 액세스 할 수 있습니다 교육 도구입니다.

잠복기 X-선 계산 된 단층 데이터의 3D 인쇄 설정

GPU 가속 분자 역학 시뮬레이션과 3D/VR 시각화, 나노 구조의 분석 및 조작을 특징으로 하는 새로운 계산 시스템이 구현되어 재료 연구를 발전시키고 인간의 눈에는 보이지 않는 차원의 재료 구조에 대해 배우기 위한 혁신적인 조사 및 대체 방법을 촉진하는 새로운 접근 방식을 나타냅니다.

소설 3D / MD 시뮬레이션, 시각화 및 분석을위한 VR 대화 형 환경

이 논문은 미세 전자 기계 시스템 (MEMS) 구조 및 장치의 유연한 제작을위한 3D 첨가제 micromanufacturing 전략 (라고 '마이크로 벽돌')을 소개합니다. 이 접근법은 급속 열 어닐링 사용 재료 본딩 기술과 함께 마이크로 / 나노 스케일 물질의 전사 인쇄 기반 어셈블리를 포함한다.

3D 첨가제 Micromanufacturing에 대한 마이크로 벽돌

생체 분자의 물리적 모델은 연구자의 구조 기능에 대한 이해를 촉진하고, 연구자 간의 의사 소통을 돕고, 교육학적 노력에서 교육 도구 역할을 할 수 있습니다. 여기에서는 융합 필라멘트 제작 데스크톱 3D 프린터를 사용하여 정확한 생체 분자 모델을 3D 프린팅하기 위한 자세한 지침을 제공합니다.

연구 및 교육학에 대한 생명 모델의 3D 인쇄

이 작품은 증폭 메커니즘과 향상된 3D 프린터를 사용하여 제조 된 폴리 디메틸 실록산 현미경으로 구성된 변형 측정 센서를 제공합니다.

개선된 3D 프린터로 변형 측정 장치 생산

현미경 시스템의 물리적 모델링은 다른 방법으로 얻기 어려운 통찰력을 얻는 데 도움이됩니다. 물리적 분자 모델의 시공을 용이하게 하기 위해, 당사는 3D 프린팅을 사용하여 분자 시스템의 품질을 촉각방식으로 포착하는 기능적 거시적 모델을 조립하는 방법을 보여줍니다.

3D 프린팅을 갖춘 대화형 분자 모델 어셈블리

이 프로젝트를 통해 소규모 실험실에서는 정밀다층 미세 유체 장치를 제조하기 위한 사용하기 쉬운 플랫폼을 개발할 수 있습니다. 플랫폼은 &lt;10 μm의 정렬 오차가 있는 다층 미세 유체 장치를 사용하여 3차원인쇄 현미경 마스크 정렬 어댑터로 구성됩니다.

다층 미세 유체 장치의 제조를 위한 입체 인쇄 현미경 마스크 정렬 어댑터의 설계 및 개발

이 방법은 복셀 기반의 3D 프린팅 워크플로우를 보여 주며, 이는 정확한 공간 충실도 와 공간/대비 해상도로 의료 이미지에서 직접 인쇄됩니다. 이를 통해 데이터의 손실이나 변경 없이 방사선 밀도와 상관관계가 있는 형태학적으로 복잡하고 졸업된 재료를 통해 재료 분포를 정밀하고 졸업할 수 있습니다.

복셀 인쇄 해부학 : 비트 맵 인쇄를 통해 사실적이고 사전 수술 계획 모델의 설계 및 제작

본 프로토콜은 유형 I 광개시 가역적 부가-단편화 사슬 이동 중합 및 후속적인 계내 물질 사후 기능화를 이용한 중합체 물질의 디지털 광 처리 기반 3D 프린팅을 표면 매개 중합을 기술 한다. 광유도 3D 프린팅은 독립적으로 맞춤화되고 공간적으로 제어되는 벌크 및 계면 특성을 갖는 재료를 제공합니다.

3D 프린팅 및 타입 I 광개시를 통한 현장 표면 개질 가역 추가 단편화 체인 이송 중합

마이크로미터 규모의 3D 프린팅을 통해 신경 세포 배양을 위한 고분자 장치의 신속한 프로토타이핑이 가능합니다. 원리 증명으로, 뉴런 사이의 구조적 연결은 신경돌기 성장에 영향을 미치는 장벽과 채널을 만들어 제한되었으며, 이러한 조작의 기능적 결과는 세포 외 전기 생리학에 의해 관찰되었습니다.

2광자 중합 마이크로 스케일 신경 세포 배양 장치의 3D 프린팅

배우세요 디지털 프로젝터를 이용한 마이크로 3D 인쇄 기술로 하이드로겔 튜브를 제작하고 팽창에 의한 탄성 불안정성을 통해 패턴 변형을 유도하는 방법을. 이 기술은 연성 재료 역학 연구에 활용됩니다.

소프트 재료 역학의 연구에서 디지털 프로젝터와 응용 프로그램을 사용하여 마이크로 3D 인쇄

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