Name: Productie van drie-dimensionaal Microgestructureerde Nanocomposieten door Microfluidic Infiltratie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-12T23:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 24 s
Description: Leer de productie van 3D microgestructureerde nanocomposieten door microfluidische infiltratie met thermohardende materialen. Deze methode optimaliseert mechanische eigenschappen voor structurele toepassingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs erkennen financiële steun van FQRNT (Le Quebecois Fonds de la Recherche sur la Nature et les Technologies). De auteurs willen graag de consulting steun van prof. dr. Martin Levesque, Prof Mijn Ali El Khakani en Dr Brahim Aissa bedanken.

1. Fabricage van 3D Microfluidic Networks <ol><li> Smelt de voortvluchtige inkt bij 80 ° C en plaats hem in een 3 ml spuit vat. Opmerking: De voortvluchtige inkt is een binair mengsel van een microkristallijne was en een vaseline met een gewichtsverhouding van 40:60. </li><li> Kies een afzetting spuitmond afhankelijk van de gewenste draaddiameter (bijv. binnendiameter (ID) = 150 pm). </li><li> Installeer de nozzle op de spuit met de inkt materiaal en bevestig deze aan de spuit houder van verstrekking robot. </li><li> Gebruik een Excel programma om de bewegende baan van de afgifte robot voor de vervaardiging van de gewenste 3D draagstructuur ontwerpen. Opmerking: De afmetingen van de 3D structuur en inkt afstand filamenten in een bepaalde laag kan gemakkelijk worden geprogrammeerd, in dit geval, de afmetingen zijn 60 mm lang, 7,5 mm breed en 1,7 mm dik met 0,25 mm horizontale afstand tussen elke vezel. </li><li&gt; Stel de depositie druk op de drukregelaar en de robot doseren snelheid. Opmerking: de diffuse inkt filamentdiameter afhankelijk van de spuitmond diameter depositie druk inkt viscositeit en afgeven snelheid. Hier is de diameter filament ~ 150 urn voor depositie snelheid van 4,7 mm / sec bij een extrusie druk van 1,9 MPa. </li><li> Start de fabricage van de microscaffold met de afzetting van het inkt gebaseerde filamenten een epoxy substraat, wat leidt tot een 2D patroon (Figuur 2a). </li><li> Deponeer de volgende lagen achtereenvolgens verhogen van de z-positie van de afgifte-spuitmond met een bedrag gelijk aan de diameter van de filamenten (figuur 2b). Let op: voor zelfstandigen 3D-structuren met andere geometrieën en vele lagen (bijvoorbeeld een paar honderd lagen) kunnen worden gebouwd. </li><li> Meng beide delen epoxy (de hars en de verharder) voor de inkapseling en ontgas de epoxy mengsel onder vacuüm gedurende een bepaalde tijd (hier, 0,15 bar gedurende 30 min) om de bellen worden gevangen gedurende het mengen van de epoxy componenten te verwijderen. Opmerking: De ontgassing kan variëren met de geltijd van het epoxy mengsel. Voor een andere epoxy systeem, kunnen de vereiste ontgassing korter of langer zijn. </li><li> Laad de epoxyhars in een 3 ml spuit vat met een vloeistof dispenser door het toepassen van een negatieve druk en monteer een fijne sproeier (bijv. ID = 0,51 mm) in de spuit. </li><li> Plaats druppels epoxy via hellende draagstructuur aan zijn boveneinde met dezelfde vloeistofhouder en gemonteerd mondstuk om het risico bel opsluiten in de epoxy inkapseling minimaliseren. Opmerking: De epoxy stroomt vervolgens in de lege ruimtes tussen filamenten, gedreven door de zwaartekracht en de capillaire krachten. </li><li> Doorgaan plaatsen druppels epoxy over de steiger tot de lege ruimte tussen de steiger filamenten volledig gevuld is. </li><li> Laat het inkapselen van epoxy precure bij kamertemperatuur gedurende 24 uur en vervolgens de structuur in een oven na uitharding bij 60 ° C (figuur 2c). Opmerking: Een andere remedie schema kan worden toegepast voor een ander epoxy systeem. </li><li> Snijd het overtollige delen van epoxy met een precisie zaag na volledige uitharding. </li><li> Boor twee gaten aan twee uiteinden van de structuur en plaats twee plastic buizen. </li><li> Verwijder de voortvluchtige inkt uit de structuur als volgt: <ol><li> Plaats de monsters in een oven bij 90 ° C gedurende 30 min voor de inkt vloeibaar (figuur 2d). </li><li> Kort na het nemen van de monsters uit de oven, was het kanaal netwerk met de zuig warm gedestilleerd water door de buizen bevestigd aan de geopende kanalen voor 5 min, gevolgd door hexaan nog eens 5 minuten. Opmerking: De inkt verwijderen levert een onderling 3D microfluïdische netwerk (Figuur 5). Na de reiniging van de netten met hexaan wordt uitgevoerd om de mogelijkheid te verwijderenbare sporen van de inkt van de kanaalwanden. </li></ol></li></ol> 2. Nanocomposiet Voorbereiding Opmerking: De nanocomposieten worden bereid door een dual cure (ultraviolet / warmte uithardbare) thermohardende hars, of een epoxyhars of een urethaan hars en vulstof (hier enkelwandige koolstofnanobuizen) bij verschillende beladingen. <ol><li> Voeg de gewenste hoeveelheid nanobuisjes aan een oplossing van 0,1 mM van een oppervlakte (zinkprotoporfyrine IX) hetzij in aceton en dichloormethaan 14 (figuur 6). Opmerking: Hier, 150 mg CNTs werd aan de oplossing (~ 50 ml) om een ​​nanocomposiet te bereiden met een uiteindelijke concentratie van nanobuis 0,5% gew. Ook moet worden vermeld dat het gebruik van hoge kookpunt oplosmiddelen zoals DMF worden vermeden door eventuele warmte-uitharding van de UV-epoxy gebruikt in deze studie bij temperaturen boven 60 ° C in het oplosmiddel verdampen. </li><li> Ultrasone trillingen het suspension in een ultrasoon bad gedurende 30 minuten aan de nanobuis aggregaten (figuur 6) debundle. Let op: Extra inspanningen zoals filtratie of ultracentrifugatie van de nanobuis oplossing moet worden gedaan om de resterende grote clusters te verwijderen alvorens te mengen met de hars. </li><li> Meng het hars (of epoxy of urethaan) met de nanobuis suspensie op een hete plaat onder magnetisch roeren bij een temperatuur iets onder de kooktemperatuur oplosmiddel (bijv. 50 ° C aceton oplossing) gedurende 4 uur. </li><li> Plaats het mengsel in de nanocomposiet ultrasone bad en tegelijk de sonicatie en verwarmen (40-50 ° C) gedurende 1 uur (figuur 6) van toepassing. </li><li> Laat het restant oplosmiddel verdampt door verwarming van de nanocomposiet bij 30 ° C gedurende 12 uur en vervolgens bij 50 ° C gedurende 24 uur onder vacuüm (-0,1 bar). </li><li> Shear meng de nanocomposietmaterialen door ze door een kleine opening tussen de rollen in een drie-roll molen mixer in de Order tot grote nanobuis aggregaten breken (Figuur 6). Houd een deel van nanocomposiet voorafgaand aan de drie-roll mengen voor baseline vergelijking. </li><li> Zet de drie-roll mixing parameters (dwz lacunes en draaisnelheid). Opmerking: Hier wordt een constante snelheid van 250 rpm voor het platform roll. 5 doorgangen 25 urn, 5 gaat naar 10 urn en 10 passen bij 5 um, respectievelijk echter de ruimte tussen rollen als volgt verlaagd in drie stappen verwerking. </li><li> Ontgas het uiteindelijke mengsel onder vacuüm van -0,1 bar gedurende 24 uur met behulp van een exsiccator de luchtbelletjes tijdens het mengen te verwijderen. </li></ol> 3. Nanocomposiet Infiltratie (Injection) <ol><li> Laad de nanocomposieten, bereid in paragraaf 2, in een 3 ml spuit vat met de vloeistof dispenser door het toepassen van een negatieve druk. </li><li> Plaats een fijne sproeier (bijv. ID = 0,51 mm) dat past in de kunststof buizen aan de geopende kanalen (zelfde buizen dievoor de inkt te verwijderen) en monteer het in de spuit met de nanocomposietmaterialen. </li><li> De gewenste druk (bijvoorbeeld positieve druk) van de druk dispenser. Opmerking: Hier wordt de nanocomposiet injectiedruk ingesteld op 400 kPa. Opmerking: Een vacuüm (dat wil zeggen negatieve druk) worden toegepast op het andere einde (dwz uitlaatzijde) het netwerk vulling staan. Zodra de druk wordt toegepast, de microfluïdische netwerk, gebouwd in protocol 1, wordt gevuld door nanocomposiet suspensie, het netwerk via plastic buizen komt. </li><li> Kort na de injectie, de bloot-nanocomposiet gevulde composiet balken UV belichting een UV-lamp gedurende 30 min bij precuring. Opmerking: Deze precuring bewerking wordt gedacht dat het effect van Brownse beweging op de CNTs mogelijke oriëntatie beperken. Het vermindert ook de warmte-geïnduceerde krimp (figuur 7) </li><li> Na harden de vervaardigde balken in de ovenbij, bij UV-epoxy, 80 ° C gedurende 1 uur gevolgd door 130 ° C gedurende nog 1 uur (Figuur 7). </li><li> Snijd het overtollige epoxy onderdelen met behulp van een zaag en dan polijsten de balken om de gewenste afmetingen (hier, ~ 60 mm in lengte, ~ 6.8 mm in de breedte, en ~ 1.6 mm dikte van de balken werden vervaardigd voor het gemak van mechanische karakterisering). </li></ol>

<ol><li>Endo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+Carbon+Nanotubes+in+the+Twenty-First+Century%5BTitle%5D)+AND+%22Philosoph.+Trans.+Math.+Phys.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">Applications of Carbon Nanotubes in the Twenty-First Century.</a> Philosoph. Trans. Math. Phys. Eng. Sci. 362 (1823), 2223-2238 (2004).</li>
<li>Ear, Y., Silverman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Challenges+and+opportunities+in+multifunctional+nanocomposite+structures+for+aerospace+applications%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Bull%22%5BJournal%5D)">Challenges and opportunities in multifunctional nanocomposite structures for aerospace applications.</a> MRS Bull. 32 (4), 328-334 (2007).</li>
<li>Mirfakhrai, T., Krishna-Prasad, R., Nojeh, A., Madden, J. D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromechanical+actuation+of+single-walled+carbon+nanotubes%3A+an+ab+initio+simulation+study.+Nanotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Electromechanical actuation of single-walled carbon nanotubes: an ab initio simulation study. Nanotechnology.</a> Nanotechnology. 19 (31), 1-8 (2008).</li>
<li>Sahoo, N. G., Jung, Y. C., Yoo, H. J., Cho, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+carbon+nanotubes+and+polypyrrole+on+the+thermal%2C+mechanical+and+electroactive+shape-memory+properties+of+polyurethane+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Comp.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Influence of carbon nanotubes and polypyrrole on the thermal, mechanical and electroactive shape-memory properties of polyurethane nanocomposites.</a> Comp. Sci. Technol. 67 (9), 1920-1929 (2008).</li>
<li>Coleman, J. N., Khan, U., Gun'ko, Y. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+reinforcement+of+polymers+using+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Mechanical reinforcement of polymers using carbon nanotubes.</a> Adv. Mater. 18 (6), 689-706 (2006).</li>
<li>Fan, Z. H., Advani, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+orientation+state+of+carbon+nanotubes+in+shear+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Characterization of orientation state of carbon nanotubes in shear flow.</a> Polymer. 46 (14), 5232-5240 (2005).</li>
<li>Abbasi, S., Carreau, P. J., Derdouri, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow-induced+particle+orientation+and+rheological+properties+of+suspensions+of+organoclays+in+thermoplastic+resins%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Flow-induced particle orientation and rheological properties of suspensions of organoclays in thermoplastic resins.</a> Polymer. 51 (4), 922-935 (2010).</li>
<li>Kimura, T., Ago, H., Tobita, M., Ohshima, S., Kyotani, M., Yumura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+composites+of+carbon+nanotubes+aligned+by+a+magnetic+field%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Polymer composites of carbon nanotubes aligned by a magnetic field.</a> Adv. Mater. 14 (19), 1380-1383 (2002).</li>
<li>Chronakis, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+nanocomposites+and+nanoceramics+based+on+polymer+nanofibers+using+electrospinning+process-A+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Process.+Technol%22%5BJournal%5D)">Novel nanocomposites and nanoceramics based on polymer nanofibers using electrospinning process-A review.</a> J. Mater. Process. Technol. 167 (2-3), 283-293 (2005).</li>
<li>Zhou, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+wall+carbon+nanotube+fibers+extruded+from+super-acid+suspensions%3A+preferred+orientation%2C+electrical%2C+and+thermal+transport%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Single wall carbon nanotube fibers extruded from super-acid suspensions: preferred orientation, electrical, and thermal transport.</a> J. Appl. Phys. 95 (2), 649-655 (2004).</li>
<li>Sandler, J. K. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+study+of+melt+spun+polyamide-12+fibres+reinforced+with+carbon+nanotubes+and+nanofibres%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">A comparative study of melt spun polyamide-12 fibres reinforced with carbon nanotubes and nanofibres.</a> Polymer. 45 (6), 2001-2015 (2004).</li>
<li>Therriault, D., Shepherd, R. F., White, S. R., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fugitive+inks+for+direct-write+assembly+of+three-dimensional+microvascular+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Fugitive inks for direct-write assembly of three-dimensional microvascular networks.</a> Adv. Mater. 17 (4), 395-399 (2005).</li>
<li>Therriault, D., White, S. R., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chaotic+mixing+in+three-dimensional+microvascular+networks+fabricated+by+direct-write+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly.</a> Nat. Mater. 2 (4), 265-271 (2003).</li>
<li>Lebel, L. L., Aissa, B., Khakani, A. E., Therriault, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+mechanical+characterization+of+laser+ablated+single-walled+carbon-nanotubes%2Fpolyurethane+nanocomposite+microbeams%5BTitle%5D)+AND+%22Comp.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Preparation and mechanical characterization of laser ablated single-walled carbon-nanotubes/polyurethane nanocomposite microbeams.</a> Comp. Sci. Technol. 70 (3), 518-524 (2010).</li>
<li>Farahani, R. D., Dalir, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-infiltration+of+three-dimensional+porous+networks+with+carbon+nanotube-based+nanocomposite+for+material+design%5BTitle%5D)+AND+%22Comp.+A.+Appl.+Sci.+Manufact%22%5BJournal%5D)">Micro-infiltration of three-dimensional porous networks with carbon nanotube-based nanocomposite for material design.</a> Comp. A. Appl. Sci. Manufact. 42 (12), 1910-1919 (2011).</li>
<li>Farahani, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manufacturing+composite+beams+reinforced+with+three-dimensionally+patterned-oriented+carbon+nanotubes+through+microfluidic+infiltration%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Design%22%5BJournal%5D)">Manufacturing composite beams reinforced with three-dimensionally patterned-oriented carbon nanotubes through microfluidic infiltration.</a> Mater. Design. 41 (5), 214-225 (2012).</li>
<li>Volder, M. D., Tawfick, S. H., Copic, D., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogel-driven+carbon+nanotube+microtransducers%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Hydrogel-driven carbon nanotube microtransducers.</a> Soft Matter. 7 (21), 9844-9847 (2011).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

De experimentele procedure hier gepresenteerde is een nieuwe en flexibele methode vervaardigen om mechanische prestaties van polymeren gebaseerde materialen op maat voor ontwerp van het materiaal doeleinden. Met deze methode kan gewenste eigenschappen worden bereikt op basis van de juiste keuze van componenten (bijvoorbeeld geïnfiltreerd materiaal en voornaamste matrix) en engineering de composietstructuren. Eerst wordt de techniek maakt de bereiding van een materiaal samengesteld uit verschillende thermohardende polymeren, die een unieke temperatuurafhankelijke eigenschap die anders is dan die van de componenten bulks 15. Een ander voordeel van deze techniek boven andere nanocomposiet fabricage technieken waarmee de vulstof uniform verdeeld door heel matrix de mogelijkheid ruimtelijk plaatsen versterkingen op gewenste plaatsen in deze 3D-versterkte composiet balken. Door deze positionering vermogen, een lagere hoeveelheid van mogelijk dure nanovulstoffen nodig is om een bepaalde mechanische eigenschappen 13 te verkrijgen. Aangezien de versterking patroon gehoorzaamt de originele direct-schrijven van de inkt steiger, wordt afstand de filamenten &#39;in een bepaalde laag beperkt tot ongeveer tien keer de inkt filamenten diameter als gevolg van de visco-elastische eigenschappen van de voortvluchtige inkt. Anderzijds kan een kleine tussenruimte vloeistofstroom epoxy beperken tijdens het epoxy omhulsel stap. Bovendien moet de diameter van de inkt filament groot genoeg zijn (bijv. boven 50 urn) voor een gemakkelijke fabricage (bijv. extrusie van hoog viskeuze inkt) en daaropvolgende productiestappen zoals nanocomposiet infiltratie in de microfluïdische netwerk. Een ander potentieel van de onderhavige werkwijze kan het vermogen van aanpassing van de afzonderlijke CNTs of andere vulstof in de stroomrichting onder schuifkracht 16 door nanocomposiet infiltratie bij hogere snelheden / drukken, als de vulstof goedGedispergeerd tijdens het nanocomposiet mengproces. Echter, een hoge mate aangepast kan alleen bij zeer hoge drukken infiltratie (door kleine kanaaldiameter), die luchtinsluiting kan veroorzaken in het netwerk tijdens de infiltratie bereikt. Representatieve optische beelden in fig. 6 tonen het door de mengprocedure die in protocol 2 (twee beelden onderaan de figuur) nanocomposieten. De waargenomen donkere vlekken wordt gedacht dat nanobuis aggregaten. Voor de ultrasonicated nanocomposiet, de micron-size aggregaten met een diameter tot ~ 7 urn aanwezig, terwijl een drastische verandering van de grootte van de aggregaten (een gemiddelde van ~ 1 micrometer) wordt waargenomen voor de afschuiving gemengd nanocomposiet. Aangezien de nanofiller dispersie beïnvloedt de mechanische en elektrische eigenschappen van de vervaardigde 3D nanocomposiet balken, dient een verbeterde dispersie worden bereikt om alle voordelen van 3D positionering van nan nemenofillers met behulp van de huidige productietechniek. Daarom is een verder onderzoek nodig is om systematisch onderzoek de dispersie toestanden van nanobuisjes en het gebruik van andere vulstof, die gemakkelijker in de epoxy matrix worden gedispergeerd. De huidige productie-techniek kan het ontwerp van functionele 3D nanocomposiet producten voor microengineering toepassing 17 mogelijk te maken. De techniek is niet beperkt tot de in deze studie gebruikte materialen. Daarom kon de toepassing van deze techniek worden verlengd door het gebruik van andere thermohardende materialen en vulstof. Tussen verschillende toepassingen kunnen structurele bewaking gezondheid, trillingsdemping producten en micro-elektronica worden vermeld.

Nanocomposieten met behulp van nanomaterialen, vooral koolstof nanobuisjes (CNT) opgenomen in polymeermatrices voorzien van multifunctionele eigenschappen 1 voor potentiële toepassingen zoals composieten, 2, micro-elektromechanische systemen 3 (bijv. microsensors), en slimme polymeren 4. Verscheidene bewerkingsstappen zoals CNT behandeling en nanocomposiet mengwerkwijzen kan worden verzocht voorkeur dispergeren CNTs in de matrix. Aangezien de beeldverhouding van het CNT &#39;, hun dispersietoestand en oppervlaktebehandeling beïnvloeden vooral de elektrische en mechanische prestaties, kan de nanocomposiet veredeling variëren afhankelijk van de gewenste eigenschappen voor een gerichte toepassing 5. Bovendien specifieke belastingstoestanden, uitlijnen CNTs langs een willekeurige richting en ook het positioneren van de versterkingen op gewenste plaatsen mogelijk verdere verbetering van de mechanische en / of elektrische eigenschappen van deze nanocomposites. Enkele technieken zoals schuifstroom 6-7 en elektromagnetische velden 8 zijn gebruikt om de CNTs lijnen langs een gewenste richting in een polymere matrix. Bovendien CNT oriëntatie veroorzaakt door dimensionale beperkende, in het bijzonder in een dimensie (1D) en twee-dimensionale (2D), is waargenomen bij de verwerking / vorming van nanocomposietmaterialen 9-11. Er zijn echter nieuwe ontwikkelingen op de productieprocessen nog steeds nodig om voldoende controle van de drie-dimensionale (3D) oriëntatie en / of plaatsing van de nanobuis wapening tijdens het productieproces van een product voor optimale omstandigheden het toelaten. In dit artikel presenteren we een protocol voor het vervaardigen van 3D-versterkte composiet balken via gerichte en lokale infiltratie van een 3D microfluïdische netwerk met polymeer nanocomposiet suspensies (figuur 1). Ten eerste, de fabricage van een 3D verbonden microfluidicnetwerk wordt aangetoond dat de directe-write fabricage van de diffuse inkt filamenten 12-13 van epoxy substraten (figuren 2a en 2b), gevolgd door epoxy omhulsel (Figuur 2c) en het offer inkt verwijderen (figuur 2d) omvat. De directe-schrijfmethode bestaat uit een computergestuurde robot die een vloeistofhouder langs de x, y en z-assen (fig. 3) beweegt. Deze techniek biedt een snelle en flexibele manier om 3D microdevices voor fotonische, MEMS en biotechnologische toepassingen (figuur 4) fabriceren. Vervolgens wordt de nanocomposiet bereiding gedemonstreerd, samen met de infiltratie (of injectie) in het poreuze netwerk onder verschillende gecontroleerde en constante druk om 3D-versterkte composieten meerschalige produceren (figuren 2e en 2f). Tenslotte enkele representatieve resultaten met hun potentiële toepassingen weergegeven.

<table><tbody><tr><td>Dispensing Robot</td><td>I &amp; J Fisnar</td><td>I &amp; J2200-4</td><td></td></tr><tr><td>Robot software</td><td>I &amp; J Fisnar</td><td></td><td>JR-Point Dispensing</td></tr><tr><td>Syringe Barrel</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>7012072</td><td>3 ml</td></tr><tr><td>Dispensing Nozzle</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>7018225</td><td>Roestvrijstalen Tip&nbsp;&nbsp; (ID: 0,51 mm)</td></tr><tr><td>Dispensing Nozzle</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>7018424</td><td>Roestvrijstalen Tip&nbsp;&nbsp; (ID: 0,15 mm)</td></tr><tr><td>Fluid Dispenser</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>HP-7X</td><td></td></tr><tr><td>Fluid Dispenser</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>800</td><td></td></tr><tr><td>Live camera</td><td>MediaCybernetics</td><td>QI, Cool, Color</td><td>12 Bit, Qimaging</td></tr><tr><td>Live Camera Software</td><td>Image-Pro Plus</td><td></td><td>Versie 6</td></tr><tr><td>Precision Saw</td><td>Buehler (IsoMet)</td><td>622-ISF-03604</td><td>Laagsnelheidszaag</td></tr><tr><td>Flexible plastic tube</td><td>Saint-Gobain PRL Corp.</td><td>Tygon 177936</td><td></td></tr><tr><td>Stirring hot plate</td><td>Barnstead International</td><td>SP131825</td><td></td></tr><tr><td>Vacuumed-oven</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-05053-10</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonic cleaner</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-08891-11</td><td></td></tr><tr><td>Three-roll mill mixer</td><td>Exakt Technologies</td><td>Exakt 80E</td><td></td></tr><tr><td>Dynamic Mechanical Analyzer</td><td>TA Instruments</td><td>DMA Q800</td><td></td></tr><tr><td>UV-lamp</td><td>Cole Parmer</td><td>RK-97600-00</td><td>Intensiteit van 21 mW/cm&sup2;</td></tr></tbody></table>

productie van drie-dimensionaal microgestructureerde nanocomposieten door microfluidic infiltratie

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Microgestructureerde samengestelde balken versterkt met complexe driedimensionaal (3D) gevormde nanocomposiet microfilamenten vervaardigd via nanocomposiet infiltratie van 3D verbonden microfluïdische netwerk. De vervaardiging van de versterkte bundels begint met de vervaardiging van microfluïdische netwerk, welke laag-voor-laag afzetting van vluchtige inkt filamenten omvat met een afgifte robot, het vullen van de lege ruimte tussen de draden met een lage viscositeit hars uitharden van de hars en tenslotte verwijderen van de inkt. Zelf ondersteunde 3D-structuren met andere geometrieën en vele lagen (bijvoorbeeld enkele honderden lagen) kunnen worden gebouwd met deze methode. De resulterende buisvormige microfluïdische netwerken worden vervolgens geïnfiltreerd met thermohardende nanocomposiet suspensies die vulstof (bijv. single-walled carbon nanotubes), en vervolgens uitgehard. De infiltratie wordt uitgevoerd door een drukgradiënt tussen twee uiteinden van de lege netwerk (hetzij door het aanbrengen van een vacuüm-of vacuüm-assisted micro-injectie). Vóór de infiltratie, worden de suspensies nanocomposiet bereid door het dispergeren vulstof in polymeermatrices met ultrasone trillingen en drie schermen mengwerkwijzen. De nanocomposieten (dwz materiaal geïnfiltreerd) worden vervolgens gestold onder UV-belichting / hitte behandeling, resulteert in een 3D-versterkte samengestelde structuur. De hier gepresenteerde techniek maakt de ontwikkeling functionele nanocomposiet macroscopische producten microengineering toepassingen zoals actuatoren en sensoren.

Figuren 8a en 8b een representatief beeld van de vervaardigde balken en een optisch beeld van de doorsnede, bestaande uit negen lagen van de nanocomposiet filamenten tonen. Figuren 8c en 8d tonen typische SEM beelden van een gefabriceerde balken breukvlak en een hogere vergroting beeld van gevulde kanalen (dwz ingebed nanocomposiet microvezels), respectievelijk. Omdat er geen lijm loskomt wordt gezien bij de rails, het is eerlijk om te zeggen dat de omliggende epoxy en het geïnfiltreerde materialen goed in acht worden genomen als gevolg van een goede reiniging van de kanalen met hexaan na de inkt te verwijderen. Figuur 9 toont een representatieve optische afbeelding van een bundel gebroken gedurende de mechanische testen waarin hexaan niet wordt gebruikt tijdens de inkt te verwijderen. Fiber lijm loskomt, als gevolg van een slechte mechanische interface is waargenomen, die mogelijk het gevolg zijnvoortvluchtige inkt sporen bleef na een netwerk reiniging. Figuur 10 toont de opslagmodulus, E &#39;, van de gevormde massa epoxy monsters (zo ijkpunten) en de 3D-Liggers. De resultaten tonen unieke trends voor de vervaardigde lichtbundels die de combinatie van zijn embedded en omringende epoxy materialen met superieure eigenschappen met de aanwezigheid van slechts ~ 0.18 gew. % CNTs. Figuur 11 toont de driepuntsbuigsterkte testresultaten van de vervaardigde samengestelde liggers met behulp van een DMA. Door CNTs positionering, de buigmodulus van de 3D Liggers gestegen met 34% in vergelijking met de zuivere epoxy geïnfiltreerd (geheel epoxy) bomen. <img alt="Figuur 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig1highres.jpg" width="500" /> Figuur 1. Schematische weergave van een 3D-reinforced nanocomposiet vervaardigd door de microinfiltration aanpak. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig1highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> <img alt="Figuur 2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig2highres.jpg" width="500" /> Figuur 2. Schematische weergave van de vervaardiging van 3D-Liggers. (A) Inkt filament directe depositie met een afgifte robot, (b) Depositie van meerdere lagen over elkaar op het nummer afgiftemondstuk in z-richting, (c ) vullen van de poriën tussen de vezels met een lage viscositeit hars, (d) nemen de inkt uit het netwerk zijn vloeibaar, waardoor de vervaardiging van microfluïdische kanalen. (E) Het vullen van de lege netwerk metde nanocomposiet schorsing gevolgd door uitharding, en (f) Het snijden van de overtollige epoxy delen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig2highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> <img alt="Figuur 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig3highres.jpg" width="500" /> Figuur 3. Een foto van de robot afzetting fase bestaat uit een computergestuurde robot, een afgifteapparaat, en een live camera. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig3highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> <img alt="Figuur 4" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig4highres.jpg" width="500" /> Figuur 4. Enkele beelden van microstructuren vervaardigd door de direct-write Assembly. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig4highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> <img alt="Figuur 5" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig5highres.jpg" width="500" /> Figuur 5. Een beeld van een SEM isometrisch aanzicht en de 3D-aangesloten microfluïdische lege netwerk. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig5highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> <img alt="Figuur 6" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig6highres.jpg" width="500" /> Figuur 6. Nanocomposiet mengen strategieën, waaronder nanobuis noncovalent functionalisering, ultrasone trillingen en / of drie tweewalsmolen mengen die leiden tot dispersies met verschillende kwaliteiten (optische beelden van nanocomposiet films nanobuis). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig6highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> <img alt="Figuur 7" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig7highres.jpg" width="500" /> Figuur 7. Nanocomposiet uitharden onder UV-belichting van een UV-lamp, gevolgd door naharding in de oven. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig7highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> <img alt="Figuur 8" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig8highres.jpg" width="500" /> Figuur 8. (A) Ik sometric beeld van een 3D-versterkte balk, (b) Typische doorsnede van een-nanocomposiet geïnjecteerd balk, (c) Een image straal oppervlak breuk SEM, en ( <stron<html> g&gt; d) Een close-up bekijken van (c). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig8highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> <img alt="Figuur 9" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig9highres.jpg" width="500" /> Figuur 9. Oppervlak Fracture beeld van een polyurethaan-nanocomposiet geïnfiltreerd balk. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig9highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a> <img alt="Figuur 10" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig10highres.jpg" width="500" /> Figuur 10. Temperatuurafhankelijke mechanische eigenschappen (opslag modulus) van de bulk epoxy en de vervaardigde balken met behulp van een dynamische mechanische analyzer./ Www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig10highres.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Klik hier voor grotere afbeelding. <img alt="Figuur 11" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig11highres.jpg" width="500" /> Figuur 11. Quasi-statische mechanische eigenschappen (buiging) van de bulk epoxy en de vervaardigde balken (driepuntsbuigsterkte test). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig11highres.jpg" target="_blank">Klik hier voor grotere afbeelding.</a>

Driedimensionale (3D) microstructured samengestelde liggers zijn gefabriceerd door middel van de gerichte en lokale infiltratie van nanocomposieten in 3D poreuze microfluïdische netwerken. De flexibiliteit van deze produktiemethode maakt het gebruik van verschillende thermohardende materialen en vulstof teneinde verschillende functionele 3D versterkte nanocomposiet macroscopische producten te verbeteren.

Productie van drie-dimensionaal Microgestructureerde Nanocomposieten door Microfluidic Infiltratie

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

Het algemene doel van deze procedure is het vervaardigen van 3D-microgestructureerde composietbalken door middel van gerichte en gelokaliseerde infiltratie van nanocomposieten in 3D-poreuze microfluïdische netwerken. De microfluïdische netwerken worden gefabriceerd door vloeibare inkt laag voor laag aan te brengen. Vervolgens worden de lege ruimtes tussen de filamenten opgevuld met een hars met een lage viscositeit, waarna de inkapselende epoxy wordt uitgehard.De vluchtige inkt wordt vervolgens uit de structuur verwijderd door de inkt te vloeibaar maken, gevolgd door het wassen van de kanalen met heet water en hexaan. Vervolgens worden de resulterende tubulaire microfluïdische netwerken geïnfiltreerd met thermohardende nanocomposiet-suspensies die nanovullers bevatten en daarna uitgehard. De laatste stap is het uitharden van de vervaardigde balk en het afsnijden van de overtollige delen tot de gewenste afmetingen.Uiteindelijk worden diverse morfologische en mechanische karakteriseringstechnieken gebruikt om de geschiktheid van de productietechniek aan te tonen voor het ontwerp van functionele macroscopische nanocomposietproducten. We werken inmiddels al enkele jaren aan de ontwikkeling van geavanceerde materialen, specifiek nanocomposieten op basis van thermoplasten en thermocellen. We proberen nu de grenzen van onze methode te verleggen door onderzoek te doen naar een nieuw materiaalsysteem en nieuwe manieren om complexe 3D-onderdelen te produceren.Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden zoals spuitgieten, is dat de PRI-techniek voldoende controle biedt over de driedimensionale oriëntatie en positionering van de nanobuisversterking tijdens de productie van een product voor optimale condities. Deze flexibele productietechniek kan worden uitgebreid naar het gebruik van andere thermohardende materialen en nanovullers. Verschillende toepassingen omvatten structurele conditiemonitoring, trillingsabsorberende producten en micro-elektronica. Om de vluchtige inkt te laten smelten, worden microkristallijne was en vaseline op een warmteplaat met magnetische roerder bij 80 °C verhit; zodra deze gesmolten en gemengd zijn, wordt de inkt in een spuitknap van 3 cc geladen.Plaats een dispenserenozzle van 150 micrometer op de spuit en monteer de spuit in de spuithouder van de doseerrobot. Gebruik een Excel-programma om het bewegingspad van de doseerrobot te ontwerpen voor de fabricage van de gewenste 3D-scaffoldstructuur. Deze informatie moet de afmetingen van de structuur, de afstand tussen de filamenten, het aantal lagen en de aan/uit-status van het dispenseren op elke locatie tijdens de fabricage bevatten.In dit geval zijn de afmetingen 60 millimeter in de lengte, 7,5 millimeter in de breedte en 1,7 millimeter in de dikte, met een horizontale tussenruimte van 0,25 millimeter tussen elke filament voor een filamentdiameter van ongeveer 150 micrometers. Stel de depositiedruk in op 1,9 megapascals op de drukregelaar en stel de doseersnelheid van de robot in op 4,7 millimeter per seconde. Activeer vervolgens de depositie van de ink-gebaseerde filamenten op een epoxy-substraat.Dit resulteert in een 2D-patroon, wat de eerste laag van het micro-steunstructuur vormt. Ga verder met het aanbrengen van aanvullende lagen van de micro-steunstructuur door de Z-positie van de doseerspuit opeenvolgend te verhogen met een bedrag gelijk aan de diameter van de filament. Elke laag kost ongeveer vier tot vijf minuten; op deze manier kunnen zelfondersteunende structuren van enkele honderden lagen worden gebouwd.De volgende stap is het voorbereiden van de epoxy die voor de inkapseling zal worden gebruikt. Begin met het mengen van de hars en de harder, en ontgas vervolgens het epoxymengsel gedurende 30 minuten onder vacuüm. Laad na het ontgassen de epoxy in een spuitcilinder van drie cc door negatieve druk aan te brengen met een vloeistofdispenser.Plaats vervolgens een nozzle met een binnendiameter (ID) van 0,51 millimeter in de spuitcilinder. Plaats het inktsteigerwerk onder een hellingshoek om de stroming van de hars te vergemakkelijken. Plaats vervolgens met dezelfde vloeistofdispenser en gemonteerde nozzle druppels epoxy aan het bovenste uiteinde van de hellende steigerstructuur.De epoxy stroomt vervolgens, aangedreven door zwaartekracht en capillaire krachten, in de lege ruimtes tussen de filamenten. Blijf druppels epoxy over het steunstructuur plaatsen tot de lege ruimte tussen de filamenten van de steunstructuur volledig is gevuld. Laat de inkapselende epoxy 24 uur vooruitharden op kamertemperatuur en plaats de structuur vervolgens in een oven om twee uur na te harden bij 60 °C.Zaag na het uitharden de overtollige delen van de epoxy weg met een precisiezaag. Boor vervolgens aan beide uiteinden van de structuur een gat met een diameter van ongeveer één millimeter. Voer in elk van de gaten een plastic buisje in om het inktsteigerwerk te bereiken.De volgende stap is het verwijderen van de vluchtige inkt uit de structuur. Begin hiermee door de monsters 30 minuten lang in een oven bij 90 °C te plaatsen om de inkt te laten smelten. Was na het uitnemen van de monsters uit de oven het kanaalnetwerk door gedurende vijf minuten warm gedestilleerd water door de plastic buisjes te zuigen.Zuig vervolgens nog vijf minuten lang hexaan door de buisjes om de resterende sporen van de inkt van de kanaalwanden te verwijderen na de inktverwijdering. Wat overblijft is een onderling verbonden 3D-microfluïdisch netwerk, dat op kamertemperatuur kan worden bewaard tot het nodig is. Om de nanocomposieten te bereiden, voegt u 150 milligram koolstofnanobuisjes toe aan een 0,1 millimolaire oplossing van zink protoporfyrine negen surfactant in aceton of dichloormethaan voor een uiteindelijke nanobuisconcentratie van 0,5 gewichtsprocent.Sonicate vervolgens de suspensie gedurende 30 minuten in een ultrasoonbad om de nanobuisaggregaten te ontbundelen. Meng de epoxy- of urethaanhars met de nanobuis-suspensie op een magnetische roerplaat bij een temperatuur die net onder die van het oplosmiddel ligt.Nadat het mengsel vier uur lang is gekookt, wordt het nanocomposietmengsel in een ultrasoonbad geplaatst en gedurende één uur gesoneerd terwijl het wordt verwarmd tot 40 tot 50 °C. Verwarm het nanocomposiet vervolgens gedurende 12 uur bij 30 °C en verwarm het daarna onder vacuüm gedurende 24 uur bij 50 °C om het resterende oplosmiddel te laten verdampen. De volgende dag.Zet een deel van het nanocomposiet bij kamertemperatuur apart om als referentie te gebruiken voor het opbreken van grote nanobuis-aggregaten. Stel de snelheid van de voorste rol van een driewalzenmenger in op 250 RPM; begin met een tussenruimte van 25 micrometer tussen de rollen en haal het resterende nanocomposietmengsel vijf keer door de rollen. Pas vervolgens de tussenruimte tussen de rollen aan naar 10 micrometer en voer vijf extra gangen uit. Na een laatste vermindering van de tussenruimte naar vijf micrometer worden er nog 10 gangen uitgevoerd; de nanocomposieten vóór en na het passeren van de rollen worden hier getoond.Ontgas vervolgens het uiteindelijke mengsel 24 uur lang in het vacuüm met behulp van een droogmiddel om de luchtbellen die tijdens het mengen zijn ontstaan te verwijderen. De volgende stap is het injecteren van het nanocomposiet in het microfluïdische apparaat. Nadat de nanocomposieten in de vloeistofdispenser zijn geplaatst, wordt er een negatieve druk op de vloeistofdispenser uitgeoefend, waardoor de nanocomposieten in een spuitcilinder van 3 cc worden geladen.Bevestig een fijne spuitmond aan de cilinder van de spuit en voer de spuitmond in de buisjes van het microfluïdische apparaat in. Stel vervolgens, indien nodig, de druk op de vloeistofdispenser in op 400 kilo pascals om het vullen van het netwerk te ondersteunen. Pas een negatieve druk toe op de uitlaatzijde van het microfluïdische netwerk met behulp van een andere vloeistofdispenser.Zodra de druk is aangebracht, wordt het microfluïdische netwerk gevuld met de nanocomposiet-suspensie, die via de plastic buis het netwerk binnentreedt. Kort na de injectie worden de gevulde nanocomposietbalken gedurende 30 minuten blootgesteld aan UV-bestraling voor het voornaharden. Hard de gefabriceerde balken vervolgens na in de oven bij 80 °C gedurende één uur, gevolgd door 130 °C voor nog een uur.Nadat de overtollige epoxyonderdelen met een zaag zijn afgebroken en de balken tot de gewenste afmetingen zijn gepolijst, wordt hier een isometrisch beeld van een vervaardigde 3D-versterkte balk getoond. Deze dwarsdoorsnede laat negen lagen nanocomposietfilamenten zien. Deze figuur toont een SEM-beeld van het breukoppervlak van een vervaardigde balk en een afbeelding met een hogere vergroting van een van de kanalen waarin nanocomposietmicrovezels zijn ingebed.Aangezien er geen debonding aan de kanaalwand wordt waargenomen, lijken de omringende epoxy en de geïnfiltreerde materialen goed te hechten, vermoedelijk als gevolg van een juiste reiniging van de kanalen met hexaan na het verwijderen van de inkt. Daarentegen worden hier balken getoond die zijn gebroken tijdens de mechanische testen waarbij geen hexaan is gebruikt tijdens het verwijderen van de inkt. Er wordt vezeldebonding waargenomen als gevolg van een slechte mechanische interface, wat mogelijk te wijten is aan resterende sporen van vluchtige inkt na het reinigen van het netwerk.De opslagmodulus van gegoten bulk-epoxymonsters gebruikt als referentie en de 3D-versterkte balken worden hier getoond. De gefabriceerde balken, die een combinatie vormen van de ingebedde en omringende epoxy-materialen, vertonen superieure temperatuurafhankelijke eigenschappen met de aanwezigheid van slechts ongeveer 0,18 gewichtsprocent koolstofnanobuisjes. Een driepuntsbuigproef laat zien dat als gevolg van de positionering van de koolstofnanobuisjes de buigmodulus van de 3D-versterkte balken een toename van 34% vertoonde vergeleken met de balken die met pure epoxy waren geïnfiltreerd.De gegoten bulk-epoxymonsters worden ter referentie getoond. Deze patroonmethode kan worden toegepast voor een breed scala aan toepassingen, variërend van flexibele micro-elektronica tot 3D niet-composiet macrostructuren. Voor MEMS.We werken eraan om de grenzen van deze techniek te verleggen door nieuwe materiaalsystemen te onderzoeken, en daarnaast nieuwe manieren van 3D-bouw te bestuderen, zoals 3D-vrijvormprinten met nanocomposieten op basis van thermoharders en thermoplasten. Dank u wel.

manufacturing-three-dimensionally-microstructured-nanocomposites

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Hier laten we zien hoe thermoplastische microfluïdische chips met behulp van hete embossing en warmte afdichting fabriceren. Dan laten we zien hoe de in situ licht gericht oppervlak enten en polymerisatie gebruik door de afgesloten chip aan de composiet vaste fase kolommen te vormen.

Fabricage van de Thermoplastic Microfluïdische Kanalen

We presenteren twee processen voor de microfabricage van poreuze polymeer chips voor drie-dimensionale celkweek. De eerste is hot embossing gecombineerd met een damp van oplosmiddelen lasproces. De tweede maakt gebruik van een recent ontwikkelde microthermoforming proces in combinatie met ion-Track technologie leidt tot een aanzienlijke vereenvoudiging van de productie.

Microfabricage van Chip-en kleinbedrijf Stellingen voor drie-dimensionale celkweek

We presenteren methoden voor de productie van een patroon microstructuren van verticaal uitgelijnde koolstof nanobuisjes (CNTs), en hun gebruik als master mallen voor de productie van polymeer microstructuren met georganiseerde nanoschaal oppervlaktestructuur. De CNT bossen verdicht door condensatie van oplosmiddel op het substraat, die aanzienlijk verhoogt de pakkingsdichtheid en maakt zelfsturend vorming van 3D-vormen.

Fabrication, verdichting, en Replica Molding van 3D Carbon Nanotube Microstructuren

De verdamping van een Sacrificial Component (Vasc) proces wordt gebruikt om microvasculaire structuren fabriceren. Deze procedure maakt gebruik van opofferende poly (melkzuur) zuur vezels om holle microchannels vormen met nauwkeurige 3D geometrische positionering door het laser micromachined geleidingsplaten.

Proces van het maken van drie-dimensionale Microstructuren behulp Verdamping van een Sacrificial Component

Twee aangrenzende vloeistoffen die door een gegroefd microfluïdisch kanaal gaan, kunnen worden gericht om een schede rond een prepolymeerkern te vormen; waardoor zowel vorm als doorsnede worden bepaald. Foto-geïnitieerde polymerisatie, zoals thiol click chemie, is zeer geschikt voor het snel stollen van de kernvloeistof tot een microvezel met vooraf bepaalde grootte en vorm.

Microfluïdische fabricage van polymere en biohybridevezels met vooraf ontworpen grootte en vorm

Dit artikel introduceert een 3D additief micromanufacturing strategie (zogenaamde "micro-metselwerk ') voor de flexibele productie van micro-elektromechanische systeem (MEMS) structuren en apparaten. Deze benadering houdt in transfer-printing gebaseerd assemblage van micro / nanoschaal materialen in combinatie met een snelle thermische-gloeien ingeschakeld materiaal verbindingstechnieken.

Micro-metselwerk voor 3D Additive micromanufacturing

Ontwerp en fabricage van een driedimensionaal (3-D) gedrukt microfluïdische kruisstroom filtratiesysteem wordt aangetoond. Het systeem wordt gebruikt om de prestaties te testen en observeren vervuiling van ultrafiltratie en nanofiltratie (dunne film composite) membranen.

Driedimensionaal Printed microfluïdische Cross-flow-systeem voor Ultrafiltratie / nanofiltratiemembraan Performance Testing

Dit manuscript bevat een spuitgiet methode om microvaten dat fysiologische eigenschappen van endotheel recapituleren ingenieur. De microfluïdische-based proces creëert patent 3D vasculaire netwerken met tailorable omstandigheden, zoals stroom, cellulaire samenstelling, geometrie, en biochemische hellingen. Het fabricageproces en voorbeelden van mogelijke toepassingen worden beschreven.

Micropatterning en montage van 3D microvaten

Een protocol voor het fabriceren van spuitgieten inzetstukken voor complexe geometrie met micro functies op oppervlakken met Additive Manufacturing (AM) wordt gepresenteerd.

Een zachte Tooling Process Chain voor spuitgieten van een 3D-Component met Micro pijlers

Microgelstaven met complementaire reactieve groepen worden geproduceerd via microfluïdica met het vermogen om in waterige oplossing met elkaar te verbinden. De anisometrische microgels binden en verbinden zich tot stabiele constructies met grotere poriën in vergelijking met op bolvormige systemen gebaseerde systemen. Microgels gemodificeerd met GRGDS-PC vormen macroporeuze 3D-constructies die kunnen worden gebruikt voor celkweek.

Onderling verbonden macroporeuze 3D-steigers van Microgel-staven

Dit protocol demonstreert het gebruik van een microfluïdisch kanaal met veranderende geometrie langs de vloeistofstroomrichting om extensieve spanning (stretching) te genereren om vezels uit te lijnen in een 3D-collageenhydrogel (&lt; 250 μm dik). De resulterende uitlijning strekt zich uit over enkele millimeters en wordt beïnvloed door de extensieve reksnelheid.

Micro-engineering 3D collageen hydrogels met lange-afstand vezeluitlijning

Leer de productie van 3D microgestructureerde nanocomposieten door microfluidische infiltratie met thermohardende materialen. Deze methode optimaliseert mechanische eigenschappen voor structurele toepassingen.

Productie van drie-dimensionaal Microgestructureerde Nanocomposieten door Microfluidic Infiltratie

Meer video's verkennen