실크 기반 자기 추진 마이크로 교 반기에 대 한 반응성 잉크젯 프린팅 및 추진 분석

효소 분석 향상, 용암 목재 칩 진단, 환경 모니터링 및 치료와 같은 마이크로 믹싱 응용 분야에서 사용하기 위해 다재다능하고 생체 적합성 및 생분해성 실크 마이크로 모터를 생산할 수 있습니다. 반응형 잉크젯 프린팅을 활용하여 효소와 마랑고니 구동 실크 마이크로 스터러를 사용하여 모양, 크기, 촉매 분포를 변경하고 다른 모이티를 신속하고 쉽게 구조에 혼합하여 궤적, 행동 및 기능을 제어할 수 있습니다. 반응형 잉크젯 인쇄는 실크를 제외한 다른 수성 반응성 잉크로 마이크로 모터 장치를 생산하도록 적용할 수 있으며, 이는 이 방법의 뛰어난 다기능성을 보여줍니다.

절차를 시연하는 사람은 박사 과정 학생, 내 실험실에서 아나 지메네즈 프랑코입니다. 먼저, 깨끗한 실크 고치 5그램을 가위를 사용하여 1센티미터 제곱된 작은 조각으로 자른다. 추출 후드에서, 자기 뜨거운 접시에 2 리터 비커에 deionized 물 두 리터를 끓입니다.

탈이온수의 비커에 마그네틱 스터드 바를 추가합니다. 그런 다음 천천히 4.24 그램의 탄산 나트륨을 물에 추가하여 끓는 것을 피하고 녹입니다. 용액이 다시 끓기 시작하면 실크 고치의 절단 조각을 용액에 추가합니다.

모든 실크가 침수되었는지 확인하고 90 분 동안 일정한 교반으로 용액을 가열하십시오. 비커를 알루미늄 호일로 덮습니다. 90분 후, 유리 막대를 가진 탄산나트륨 용액에서 추출된 섬유섬유섬유를 제거한다.

미리 가열된 탈이온 수1리터로 섬유섬유섬유를 3회 세척하여 각 세척의 온도를 점차 감소시다. 섬유섬유 섬유를 750밀리리터 의 보로실리케이트 유리 결정화 접시에 펴서 대기압 하에서 섭씨 60도에서 밤새 건조 오븐에 넣습니다. 일단 건조되면 섬유섬유섬유를 실온에 밀폐된 용기에 보관하십시오.

4.8 그램의 탈이온 수, 3.7 그램의 에탄올 및 3.1 그램의 염화 칼슘이 들어있는 대동맥 용액을 준비하십시오. 먼저 염화칼슘을 탈온물에 녹인 다음 에탄올을 추가합니다. 100밀리리터 2넥 의 둥근 바닥 플라스크를 자기 핫 플레이트 위에 수조에 넣습니다.

그런 다음 플라스크에 대동맥 용액을 추가합니다. 다음으로, 온도계를 플라스크의 목 중 하나에 배치하여 용액 온도를 정확하게 모니터링합니다. 증발로 인해 용액이 건조되는 것을 방지하기 위해 다른 목을 알루미늄 호일로 덮습니다.

그런 다음 용액을 섭씨 80도까지 가열합니다. 용액의 온도가 섭씨 80도에서 안정되면 알루미늄 호일을 제거하고 1 그램의 말린 섬유를 용액에 추가하십시오. 작은 자기 교반 바를 추가하여 용액이 용해 공정 전반에 걸쳐 잘 혼합되도록 합니다.

플라스크의 두 번째 목을 알루미늄 호일로 덮어 증발을 최소화하고 90분 동안 용해하십시오. 용해 90분 후 섬유질 용액이 실온으로 10분 동안 냉각되도록 합니다. 15센티미터 길이의 투석 튜브 끝에 매듭을 묶습니다.

수돗물에서 탈온 된 물로 튜브를 몇 분 간 씻으십시오. 투석관의 다른 쪽 끝을 열고 섬유질 용액을 추가합니다. 금속 클램프를 사용하여 투석 관의 다른 쪽 끝을 닫아 가능한 한 단단히 닫힙시다.

투석 튜브가 물에 떠있는 것을 허용하기 위해 나사 캡을 통해 투석 튜브의 끝 중 하나를 빈 30 밀리리터 플라스틱 바이알에 부착하십시오. 다음으로 투석 튜브를 2리터 의 비커에 두 리터의 탈온화된 물을 넣습니다. 일정한 간격으로 물을 변경하고 투석 과정을 따르도록 변경될 때마다 물의 전도도를 확인합니다.

투석이 완료되면 투석 튜브의 한쪽 끝을 가위로 자르고 용액을 1.5 밀리리터 튜브 시리즈에 붓습니다. 16000 x G에서 5분 동안 원심분리기를 사용하여 섬유질 용액 내부의 입자를 제거합니다. 그런 다음 30 밀리리터 플라스틱 바이알에서 상체를 수집하고 섭씨 4도에 보관하십시오.

인공, 자가 추진 마이크로 교반기 또는 pms의 본체를 인쇄하기 위해 섬유액, 폴리에틸렌 글리콜 400 및 탈이온 된 물을 혼합하여 잉크 A.의 1.5 밀리리터를 만들기 위해 Spms의 촉매 엔진을 인쇄하고, 섬유액, 폴리에틸렌 글리콜 400, 카탈라제 및 탈이온화된 물을 혼합하여 1.5 밀리리터의 잉크 B.Prepare 1.5 밀리리터를 쿠마시 브릴리언트 블루와 메탄올의 밀리리터당 0.05 mg을 용해시킴으로써 잉크 C의 1.5 밀리리터를 준비합니다. 실리콘 기판에 잉크를 인쇄하기 위해 80 마이크로 미터 노즐 직경의 제팅 장치를 사용하여 노즐과 약 5 mm의 실리콘 웨이퍼 기판 사이의 작업 거리에서 무대에 배치됩니다. 잉크 A, B 및 C를 세 개의 저장소에 로드한 다음 각 개별 채널의 백 압력 밸브를 사용하여 역압력을 조정하여 잉크가 제팅 장치에서 떨어지지 않도록 합니다.

그런 다음 각 채널의 제팅 매개 변수를 조정하여 각 잉크가 안정적인 액적 형성을 제공하도록 합니다. 깨끗한 폴리싱 실리콘 웨이퍼 기판에 메탄올과 번갈아 레이어로 실크 섬유 잉크 층을 인쇄합니다. 각각 200층 과 100층 두께로 섬유증 스PM의 두 배치를 인쇄합니다.

실리콘 웨이퍼에서 샘플을 제거하려면 탈이온물에 담그고 분리가 발생할 때까지 부드럽게 교반하십시오. 9센티미터 유리 페트리 접시를 탈온화된 물로 청소하고 표면이 먼지가 없는지 확인합니다. 10 밀리리터의 사전 여과된 5% 과산화수를 깨끗하고 건조한 페트리 접시에 넣고 정착시키십시오.

시원한 흰색 LED 광원으로 페트리 접시의 바닥을 점등합니다. 그런 다음 매크로 줌 렌즈가 있는 고속 카메라를 사용하여 위에서 모션을 캡처합니다. 이제 인쇄된 실크 교반기를 탈수물에 잠급하여 10분간 세척하여 바운드되지 않은 폴리에틸렌 글리콜(400)을 제거합니다.

멸균 주사기 바늘 끝으로 씻은 교반기 한 개를 조심스럽게 가져 와서 페트리 접시의 중앙에 놓습니다. 세척된 교반기가 과산화수소 연료에 닿으면 엔진 주위로 거품이 형성되고 교반기의 원형 움직임이 관찰됩니다. 시스템이 안정적으로 나타나면 녹화 소프트웨어의 레코드를 눌러 비디오 캡처를 시작합니다.

프레임 단위로 마이크로 스트러를 추적하여 교반기의 각 끝을 추적합니다. 제팅 장치에서 형성된 안정적인 물방울은 여기에 표시된 바와 같이 인쇄된 샘플의 고화질을 가능하게 합니다. 액적 크기에 사용되는 잉크젯 프린터에 따라 각 인쇄된 액적 사이의 거리를 겹쳐서 연결된 선을 생성하는 방식으로 조정해야 합니다.

실크 마이크로 교반기가 과산화수소 연료 용액에 배치되면 내부 구조에서 방출되는 기포로 인해 교반기의 표면 형태가 변경되어 작은 모공을 생성합니다. 두 개의 대표 100층 및 200층 마이크로 스터러와 5%의 과산화수소 연료의 비디오 프레임이 여기에 표시됩니다. 빨간색과 녹색 선은 추적된 궤적을 나타냅니다.

회전 속도는 여기에 표시된 방향의 속도 변경에 의해 결정될 수 있습니다. 100층과 200층 카탈라제 도핑 마이크로 스터러를 비교하면 60플러스 또는 마이너스 6rpm에서 100플러스 또는 마이너스 10rpm으로 회전 속도가 약 0.6배 증가하는 것을 알 수 있다. 이 절차에 대한 인쇄 가능한 잉크를 생산하려면 용해 공정 중에 섬유가 완전히 용해되는 것이 중요합니다.

이 기술은 우리가 최근 저널에 우리에 의해 발표 된 교반 및 오염 감지 연구에 적합한 다양한 메커니즘에 의해 구동 마이크로 교반기를 생산할 수 있었습니다, 작은.