레이저 에칭과 염료의 통합을 통해 미학적으로 향상된 실리카 에어로겔

이 프로토콜은 레이저 인그레이빙 시스템을 사용하여 일반 및 염색 에어로겔을 에칭하고 절단하기위한 최초의 시각적 방법론을 제공합니다. 이 기술의 주요 장점은 모든 모양, 크기 또는 색상의 Aerogel 모놀리스를 에칭 할 수 있기 때문에 단순함입니다. 비디오 프레젠테이션을 통해 Aerogel 배치 및 레이저 커터 정렬을 포함하여 프로토콜의 실질적인 고려 사항을 시연할 수 있습니다.

Aerogel 모놀리스 제작을 위한 금형을 준비하려면 상단, 중간 및 하단 부분으로 구성된 3부 강철 금형을 선택하여 15.24 x 14cm의 바깥쪽 치수로 중앙의 10x 11cm 캐비티에서 선택합니다. 금형의 상단 부분에는 양쪽에 7 개의 0.08 센티미터 벤트 구멍이 있어야합니다. 희석 된 비누와 거친 질감의 스폰지를 사용하여 금형의 상단, 중간 및 하단 부분을 스크럽하고 종이 타월로 금형의 깨끗한 부분을 모두 건조시하십시오.

건조 후, 청소 닦아 깨끗한 남아있을 때까지 금형을 닦아 개별 일회용 아세톤 담근 청소 물티슈를 사용합니다. 다음으로, 2, 000 모래 사포를 사용하여 금형이 터치에 부드러워질 때까지 모든 표면을 가볍게 모래로 모래로 만들고 이전 사용의 잔류물이 제거되어 에어로겔이 형성되는 중간 금형의 내부에 각별한 주의를 기울입니다. 상단 금형 부품의 통풍구를 압축 공기로 지우고 고진공 그리스약 2.4밀리리터를 두꺼운 두께로 수동으로 적용하고, 바닥 금형의 전체 연결 표면에 1~2밀리리터층, 심지어 상단 몰드의 바깥쪽 절반까지 1~2밀리리터의 그리스를 두께로 균일하게 발라주세요.

상부 및 하단 금형의 내부 표면에 0.5 밀리미터 미만의 고진공 그리스약 0.5 밀리리터를 바르고 일회용 클리닝 와이프를 사용하여 표면이 매끄럽고 기름에서 끈적거림이 남아 있지 않습니다. 중간 금형의 내부 표면에 0.5 밀리미터 미만의 그리스 층으로 0.5 밀리리터의 고진공 그리스를 수동으로 적용하십시오. 에칭 패턴 파일을 준비하려면 적절한 드로잉 응용 프로그램에서 새 문서를 열고 모든 크기와 줄 너비의 원하는 텍스트 또는 이미지를 문서에 직접 추가한 다음 파일을 저장합니다.

Aerogel 모놀리스를 병에 새기려면 먼저 레이저 조각기, 진공 배기 시스템 및 연결된 컴퓨터를 켭니다. 에칭 패턴 파일을 에칭하고 열 에어로겔 모놀리스 표면의 크기를 측정합니다. 측정된 Aerogel 모놀리스 크기에 해당하는 문서의 치수 크기를 설정하고 레이저 조각기의 뚜껑을 엽니다.

장갑을 낀 손을 사용하여 Aerogel을 레이저 조각기 플랫폼에 배치하고 왼쪽 상단 모서리에 에어로겔을 에어로겔을 상단과 왼쪽 눈금자를 만지는 것으로 정렬합니다. 레이저에 부착된 V자형 자석 수동 초점 게이지를 거꾸로 뒤집고 레이저 조각기의 포커스를 누릅니다. 일회용 클리닝 와이프로 Aerogel 모놀리스를 보호하고 레이저 조각기 제어판의 업 화살표를 사용하여 수동 초점 게이지의 하단 부분이 Aerogel에 닿을 때까지 레이저 조각기 플랫폼을 이동합니다.

지우기를 제거하고 게이지를 원래 위치로 반환합니다. 레이저 조각기 뚜껑을 닫고 그리기 프로그램에서 파일 및 인쇄를 클릭합니다. 레이저 조각기를 인쇄 위치로 선택하고 기본 설정 창을 열어 프린터 속성을 설정합니다.

600의 DPI 내부의 래스터 모드를 선택하고, 100 %의 속도와 55 %의 전력은 조각 크기가 측정 된 Aerogel 모놀리스 크기와 일치하는지 확인하고 적용 및 인쇄를 클릭합니다. 레이저 조각기의 전면 패널에서 작업을 클릭하고 해당 파일 이름을 선택합니다. Go.Go.레이저 조각가가 끝나면 포커스를 클릭하고 레이저 조각전면 제어판의 아래쪽 화살표를 사용하여 베이스를 낮춥니다.

장갑을 낀 손을 사용하여 Aerogel을 레이저 조각기 플랫폼에서 용기로 부드럽게 옮기고 휴지통을 클릭하여 조각기에서 작업을 제거합니다. Aerogel 모놀리스를 잘라내기 위해 레이저 조각기, 진공 배기 시스템 및 연결된 컴퓨터를 켜고 절단할 Aerogel 모놀리스 표면의 크기를 측정합니다. 일반적인 절단의 경우 드로잉 프로그램에서 새 문서를 열고 문서 크기의 치수를 입력하여 측정된 Aerogel 모놀리스 크기와 상관관계를 맺습니다.

헤어라인 너비 드로잉 도구를 사용하여 아로겔에서 원하는 절단 위치에 맞게 패턴을 절단하고 배치할 패턴을 만듭니다. 0.0127밀리미터 두께의 스테인리스 스틸 호일 시트를 세이톤으로 에어로겔 모놀리스의 베이스를 덮고 호일을 레이저 조각기 플랫폼에 배치할 수 있을 만큼 충분히 커집니다. 왼쪽 상단 모서리에 에어로겔과 스테인리스 스틸 호일을 상단과 왼쪽 눈금자를 만지는 에어로겔과 정렬하고 시연된 대로 게이지 위치를 조정합니다.

드로잉 프로그램에서 파일 및 인쇄를 클릭하고 레이저 조각기를 인쇄 위치로 선택하고 기본 설정 창을 열어 프린터 속성을 설정합니다. 벡터 모드를 선택하고 DPI를 600으로 설정하고, 속도는 전력을 90%로, 주파수는 1, 000 Hertz로 설정합니다. 조각 크기가 측정된 Aerogel 크기와 일치하는지 확인합니다.

절단의 깊이는 레이저 속도에 따라 달라집니다. 작업 및 이동을 클릭하여 설명한 대로 절단을 시작합니다. 샘플을 수집한 후 폼 브러쉬를 사용하여 레이저와 접촉한 모놀리스 의 얼굴에 남은 작은 아에로겔 조각을 부드럽게 제거합니다.

이 Aerogel 모자이크 접근법을 위해 동일한 패턴은 세 가지 염색 에어로겔 모놀리스로 절단되었고 조각은 모자이크 패턴으로 재조립되었습니다. 작은 조각에서도 자연및 자외선 조건에서 시각적으로 흥미로운 배열을 얻을 수 입증 된 작은 모놀리식 조각에 디자인을 에칭 할 수 있습니다. 그림과 같이, 네이티브 에어로겔은 평면 에어로겔의 전면 표면에 인쇄된 사진과 함께 다양한 밀도의 패턴으로 새겨질 수 있으며, 곡선 표면에, 그리고 형광 염색 에어로겔에 새겨져 있습니다.

에칭 실리카 에어로겔의 이 스캐닝 전자 현미경 이미지에서, 에칭 선과 거의 매끄러운 기운 나노 다공성 에어로겔 사이의 인터페이스를 관찰할 수 있다. 에칭은 에어로겔의 단일 레이저 펄스의 효과를 보여주는 이 이미지에서 관찰된 바와 같이 표면 물질의 절제 및 용융을 필라멘트와 같은 구조로 유발합니다. 에칭할 이미지의 대비 조정을 포함한 신중한 준비는 고품질 결과를 달성하는 데 매우 중요합니다.

레이저 에칭 방법의 추가 정제는 실리카 에어로겔의 마이크로 가공에 대한 대안을 제공 할 수 있습니다. 미용 에어로겔 모놀리스는 예술품과 지속 가능한 건물을 포함한 다양한 분야에서 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다.