Proces wytwarzania trójwymiarowych mikrostruktur z wykorzystaniem parowania składnika protektorowego

Du T. Nguyen; Y. T. Leho; Aaron P. Esser-Kahn

doi:10.3791/50459

Method Article

Proces wytwarzania trójwymiarowych mikrostruktur z wykorzystaniem parowania składnika protektorowego

DOI:

10.3791/50459

⸱

November 2nd, 2013

Du T. Nguyen¹ , Y. T. Leho² , Aaron P. Esser-Kahn²

¹Department of Physics, University of California, Irvine, ²Department of Chemistry, University of California, Irvine

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Proces waporyzacji składnika ofiarnego (VaSC) jest używany do wytwarzania struktur mikronaczyniowych. Ta procedura wykorzystuje protektorowe włókna kwasu poli(mlekowego) do tworzenia pustych mikrokanalików z precyzyjnym pozycjonowaniem geometrycznym 3D zapewnianym przez laserowo obrabiane mikroobrabiane płytki prowadzące.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Struktury naczyniowe w naturalnych systemach są w stanie zapewnić transport dużej masy przez duże obszary powierzchniowe i zoptymalizowaną strukturę. Niewiele technik wytwarzania materiałów syntetycznych jest w stanie naśladować złożoność tych struktur przy jednoczesnym zachowaniu skalowalności. Proces waporyzacji składnika protektorowego (VaSC) jest w stanie to zrobić. Proces ten wykorzystuje włókna protektorowe jako szablon do tworzenia pustych, cylindrycznych mikrokanałów osadzonych w matrycy. Szczawian cyny (II) (SnOx) jest zatopiony we włóknach poli(kwasu mlekowego) (PLA), co ułatwia stosowanie tego procesu. SnOx katalizuje depolimeryzację włókien PLA w niższych temperaturach. Monomery kwasu mlekowego są gazowe w tych temperaturach i mogą być usuwane z osadzonej matrycy w temperaturach, które nie uszkadzają matrycy. Tutaj pokazujemy metodę wyrównywania tych włókien za pomocą mikroobrabianych płytek i urządzenia napinającego do tworzenia złożonych wzorów trójwymiarowo ułożonych mikrokanałów. Proces ten pozwala na eksplorację praktycznie dowolnego układu topologii i struktur światłowodów.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Naturalne systemy wykorzystują rozległe sieci naczyniowe do ułatwiania wielu funkcji biologicznych. W takich systemach transport masowy może być efektywnie realizowany dzięki wysokiemu stosunkowi powierzchni do objętości i zoptymalizowanym strukturom pakowania. Podczas gdy wiele technik wytwarzania syntetycznego może wytwarzać struktury mikronaczyniowe, żadna z nich nie jest w stanie wytworzyć mikrokrążenia na dużą skalę, zachowując złożoność i kompatybilność z istniejącymi metodami produkcji^1-5. Inspiracją są struktury takie jak ptasie płuco. W jaki sposób możemy wyprodukować struktury o takiej złożoności, aby usprawnić transport masowy?

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Katalizowanie włókien ofiarnych

Owiń żądaną ilość włókien kwasu poli(mlekowego) wokół dolnej 3/4 niestandardowego wrzeciona. Zmniejsz nakładanie się włókien, aby zapewnić maksymalną ekspozycję powierzchni.
Zmieszać dejonizowany_H2Oz 40 ml Disperbyk 130 w zamkniętej butelce i wstrząsać aż do uzyskania jednorodnego roztworu. Następnie umieścić zlewkę o pojemności 1 000 ml w łaźni wodnej o temperaturze 37 °C i wlać do niej trifluoroetanol. Ilość_H2Oi TFE do użycia zależy od zastosowanej średnicy włókna PLA. Średnica włókna Ilość_H2O

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta procedura dostarcza metody wytwarzania struktur mikronaczyniowych osadzonych w żywicy. Struktury te mogą być zgodne z różnymi wzorcami (rysunek 2). Struktura sieci mikronaczyniowej jest ograniczona jedynie przez struktury, które mogą powstać z włókien protektorowych.

Korzystając z równoległego układu kanałów mikronaczyniowych, transport gazu między strumieniami płynów jest ułatwiony, ponieważ gazy przechodzą przez przepuszczalną membranę międzykanałową. Urządzenia te mogą b.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wprowadzenie katalizatora SnOx do włókien PLA pozwala na depolimeryzację włókien w niższej temperaturze. Zapobiega to degradacji żywicy zatapiającej, w tym przypadku PDMS. Do prawidłowego wymieszania roztworu do obróbki wymagane jest niestandardowe wrzeciono (rysunek 5A). Wrzeciono składa się z sześciu prętów nośnych otaczających centralny rdzeń, który jest przymocowany do miksera cyfrowego. Włókna są owinięte wokół prętów nośnych, dzięki czemu powierzchnia włókien owijających stykających się z roztworem.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Złożyliśmy wniosek o tymczasowy patent na tę technologię i patent amerykański U.S. Provisional Application Serial No. 61/590,086.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca była wspierana przez AFOSR Young Investigator Program w ramach FA9550-12-1-0352 oraz 3M Non-Tenured Faculty Award. Autorzy pragną podziękować Lalisie Stutts i Janine Tom za pomocną dyskusję dotyczącą tego projektu. Autorzy dziękują Centrum Mikroskopii i Spektroskopii Laserowej Calit2 na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine za umożliwienie korzystania z ich urządzeń. Hodge Harland i warsztat maszynowy UCI Physical Sciences są znani z produkcji narzędzi. Włókna kwasu poli(mlekowego) zostały obficie dostarczone przez Teijin Monofilament.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
odczynnik
Szczawian cyny (II)	Sigma-Aldrich	402761
Disperbyk 130	BYK Dodatki Instrumenty Trifluoroetanol
	Halocarbon
Malachit Green (klasa techniczna)	Sigma-Aldrich	M6880
Wodorotlenek sodu (≥ 98%, granulki)	Sigma-Aldrich	S5881
Polidimetylosiloksan (PDMS)	Dow Corning	3097358-1004	Dystrybuowane z Ellsworth Adhesives
Włókna kwasu poli(mlekowego)	Teijin Monofilament
Materiał
RW 20 Mikser cyfrowy	IKA	3593001
Słoik	eksykatoraPiekarnik próżniowy Pyrex
	Fisher Scientific
Third Hand	Jameco Electronics	26690	Uchwyt na talerz
Pistolet do klejenia Stanley		GR20L
PLA Wrzeciono			Wykonana na zamówienie
Płyta			zamówienie

napinająca na

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bellan, L. M., Singh, S. P., Henderson, P. W., Porri, T. J., Craighead, H. G., Spector, J. A. Fabrication of an artificial 3-dimensional vascular network using sacrificial sugar structures. Soft Matter. 5 (7), 1354(2009).
Bellan, L. M., Strychalski, E. A., Craighead, H. G.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Proces wytwarzania trójwymiarowych mikrostruktur z wykorzystaniem parowania składnika protektorowego

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles