Pomiary preparatyki i mikroskopii siły tarcia niemieszających się, przeciwstawnych szczotek polimerowych

Celem poniższego eksperymentu jest przygotowanie dopuszczalnych systemów szczotek polimerowych i porównanie ich z tradycyjnymi systemami szczotek polimerowych z możliwością pudła poprzez pomiar reakcji tarcia na względny ruch ślizgowy dla obu układów za pomocą mikroskopii sił tarcia. Osiąga się to, zaczynając od dwóch zestawów powierzchni krzemowych i szczepiąc penai Pam na jednym zestawie i PMMA na drugim. Będą to płaskie powierzchnie szczotek polimerowych używane do tworzenia jednej części systemów szczotek polimerowych.

W drugim kroku zacznij od koloidu złota. Podłącz do wspornika mikroskopii sił atomowych krzemu i narysuj na nim wykres PMMA, aby utworzyć sondę do pomiaru siły. Będzie to również druga część systemu szczotek polimerowych.

Następnie zamontuj sondę pomiaru siły w mikroskopie sił atomowych. Zamontuj powierzchnię szczotki PMMA jako próbkę do pomiaru dopuszczalnego tarcia. Systemy szczotek montują powierzchnię szczotki w kształcie patelni do pomiaru tarcia w przypadku dopuszczalnych systemów szczotek.

Wyniki pokazują, że tarcie dla dopuszczalnych układów wynosi około 1% tarcia dla tradycyjnych dopuszczalnych układów, mierzone za pomocą mikroskopii sił tarcia. Jedną z kluczowych zalet naszej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami opartymi na olejach przemysłowych jest to, że ciecz o niskiej lepkości pozostaje w kontakcie nawet w trudnych warunkach w skali mikroskopowej, jak to ma miejsce, gdy nierówności powierzchni zderzają się ze sobą. W przeciwieństwie do tradycyjnych systemów szczotek, nasze pędzle nie przenikają się ze względu na interfejs płynny z płynem, tak jak ma to miejsce między octem a olejem w sosie sałatkowym.

Ponieważ szczotki nie przenikają się już wzajemnie, tarcie jest zmniejszone. Co ważniejsze, zapobiega się uszkodzeniom polimerów, a ostatecznie tam, gdzie może ich nie być. Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ etapy przygotowania próbki i charakterystyki mikroskopii sił atomowych są trudne do nauczenia.

Do jednorodnej i powtarzalnej funkcjonalizacji buraków koloidalnych o wielkości mikrometru wymagane są specjalne umiejętności, które zostaną dodane Kansky, były postdoc i c de bear, pracownik naukowy w moim laboratorium, Skonsultuj się z manuskryptem w celu przygotowania powierzchni krzemowych. Eksperyment wymaga osadzenia inicjatora zarówno na złocie, sondach koloidalnych, jak i na podłożach złotych. Aby rozpocząć pracę z sondami, należy zaopatrzyć się w małą fiolkę, która została przepłukana kolbą Argonne Roma o stężeniu 0,2 milimolowym.

Roztwór jednowarstwowy Pobrać 1,5 mililitra, przenieść 1,5 mililitra roztworu jednowarstwowego do fiolki. Trzymaj fiolkę w pobliżu. Następnie zdobądź złote sondy do mikroskopii koloidalnych sił atomowych, przygotuj fiolkę etanolu i fiolkę z chloroformem, w której można zanurzyć sondy.

Oprócz fiolki z roztworem jednowarstwowym użyj pęsety, aby podnieść sondę. Pamiętaj, aby trzymać go tak, aby nie spowodować uszkodzeń. Najpierw zanurz sondę w etanolu na kilka sekund, a następnie zanurz ją na kilka sekund w chloroformie.

Na koniec umieścić go w fiolce z roztworem jednowarstwowym. Mocno ułóż fiolkę i zawiń ją w folię aluminiową przed odłożeniem na noc na ławkę. Teraz oczyszczone i spłukane podłoża pokryte złotem.

Wszystkie podłoża użyte w tym eksperymencie mają wymiary jeden centymetr na jeden centymetr. Przynieś dużą kolbę zawierającą roztwór jednowarstwowy i przenieś do niej podłoża tak, aby były zanurzone. Zamknij kolbę i przechowuj ją w ciemnym miejscu przez noc Następnego dnia najpierw weź podłoża i odłóż je na ławkę.

Przygotuj się do umycia ich za pomocą pojemnika z chloroformem i etanolem w wyciśniętej butelce. Przygotuj kolbę polimeryzacyjną. Usuń każdy substrat z roztworu jednowarstwowego i zanurz go najpierw w chloroformie.

Następnie umyj go etanolem. Po zakończeniu umieścić substrat w kolbie polimeryzacyjnej. Po umieszczeniu wszystkich substratów w kolbie polimeryzacyjnej należy ją uszczelnić gumową przegrodą.

Po odłożeniu kolby z substratem na bok, należy kontynuować wyjmowanie fiolki za pomocą sond koloidalnych i otwieranie jej. Postępuj zgodnie z tą samą procedurą mycia, najpierw zanurzając sondę w chloroformie, a następnie w etanolu. Po umyciu każdego z nich przenieś go do indywidualnej fiolki do polimeryzacji.

Ten film pokaże tylko etapy polimeryzacji poli n Isop Proppy akrylamid penai Pam. Szczegóły dotyczące polimetakrylanu metylu. PPMA można znaleźć w manuskrypcie wraz z substratami i sondami w ich naczyniach polimeryzacyjnych.

Rozpocznij proces polimeryzacji od przeczyszczenia obu naczyń, demonstrując to za pomocą naczynia z substratem. Oto przegroda z igłą przymocowaną do źródła argonu. Następnie, oto przegroda z dodatkową igłą do ujścia.

Następnie uruchom przepływ argonu. Pozwól, aby oczyszczanie trwało 30 minut, podczas gdy naczynia się oczyszczają. Praca z polimeryzacją rodnikową z przeniesieniem atomu, A TRP.

Średni nyam. Utwórz roztwór mono, rozpuszczając nyam i PM dta w podłożu. Pamiętaj, aby odgazowywać roztwór przez dwie godziny przed użyciem w oddzielnej kolbie zawierającej 76 miligramów bromku miedzi i mieszadle magnetycznym, podłączyć kolbę do przewodu próżniowego i źródła argonu.

Gdy kolba znajduje się na płytce mieszającej, rozpocznij jej opróżnianie, otwierając przewód próżniowy. Po zakończeniu opróżniania, około 30 minut, zamknij zawór pompy i otwórz zawór do zasilania Argonne. Przed kontynuowaniem powtórz cykl ewakuacji i zasypywania trzy razy.

Po odgazowaniu roztworu mono przenieść go do kolby z bromkiem miedzi i rozpocząć mieszanie mieszaniny. Po około 15 minutach obserwuje się klarowny zielony roztwór polimeryzacyjny. Użyj przepłukanej argonem dwumililitrowej strzykawki i igły, aby pobrać jeden mililitr roztworu polimeryzacyjnego.

Przenieść zebrany roztwór do fiolki z sondą koloidalną przez wstrzyknięcie przez przegrodę. Kontynuuj używanie strzykawki, aby pobrać część pozostałego roztworu polimeryzacyjnego. Wstrzyknąć zebrany roztwór do kolby zawierającej substraty.

Dodaj tyle, aby całkowicie zanurzyć każdą próbkę. Pozwól polimeryzacji postępować przez dwie godziny w temperaturze pokojowej. Po upływie dwóch godzin otworzyć fiolki z polimeryzacją.

Następnie zacznij od sondy i wyjmij ją do prania. Umyj próbkę, zanurzając ją najpierw w etanolu, a następnie zanurzając w wodzie. Powtórz to kilka razy po umyciu sondy, zanurz ją w 0,1 molowym EDTA na kilka sekund.

Umieścić samą sondę w fiolce zawierającej oczyszczoną wodę do przechowywania. Kontynuuj mycie każdego podłoża. Zrób to w taki sam sposób, jak sondy przechodzące przez kilka cykli nalewania wody.

Następnie na nim etanol. Zwróć uwagę, że zmieniający się kolor podłoża wskazuje na obecność pędzla. Po umyciu podłoża przenieś je na płytę studzienki.

Umieść każdy substrat w osobnej studzience i przykryj go 0,1-molowym roztworem EDTA. Pozostaw umyte podłoża na co najmniej 12 godzin, aby usunąć całą miedź. Następnego dnia.

Umyj każde podłoże w wodzie i etanolu. Ponownie umieść podłoża w płytce studzienkowej Przechowuj płytkę studzienki w pudełku z azotem na potrzeby tego filmu. Kolejnym krokiem jest wykonanie pomiaru pod mikroskopią sił atomowych.

W tym przypadku podłoże krzemowe pokryte A-P-M-M-A zostało zamontowane w mikroskopie, a sonda została zamontowana w płynnej komórce. Zakończ przygotowanie głowicy skanującej A FM i kontynuuj, wykonując wstępne etapy mikroskopii sił atomowych, w tym wyrównanie lasera, kalibrację stałej sprężystości i znalezienie współczynnika jakości po zakończeniu kroków wstępnych. Przygotuj strzykawkę wypełnioną aceto fonem, która zostanie nałożona na próbkę pędzla.

Zdejmij głowicę FM, aby uzyskać dostęp do próbki. Następnie odmontuj próbkę z mikroskopu. Delikatnie nałóż aceto phon, aby zasiarczyć pędzel.

Należy zauważyć, że kolor próbki zmienia się wraz z odparowywaniem rozpuszczalnika, co pozwala na śledzenie procesu suszenia. Ponownie zamontuj próbkę w mikroskopie sił atomowych i wymień głowicę A FM. Następnie wróć do elementów sterujących, aby ustawić nastawę ugięcia i umieść wspornik w kontakcie z powierzchnią.

Powoduje to, że aceto phon przesuwa się do szczotki, tworząc most kapilarny. Ślady te uzyskano za pomocą kanałów obrazu wysokości i tarcia. Formaty skanowania 40 mikronów i osie wolnego skanowania są wyłączone.

Zapisz wysokość i kanały obrazu tarcia, gdy obrazy są przechwytywane, a wspornik jest wycofany. Rozpocznij przygotowania do zmiany podłoża PMMA na PAM penai. Próbka pokryta pędzlem.

Najpierw pobierz podłoże PINOT PAM. Następnie nałóż na niego kroplę wody, aby zjadł pędzel. Następnie dokonaj zmiany.

Podnieś głowicę A FM i szybko zastąp powierzchnię PMMA powierzchnią penai PAM. Poruszaj się szybko, aby uniknąć parowania acetofenonu ze szczotki PMMA na sondzie koloidalnej. Po zamontowaniu próbki umieść głowicę A FM z powrotem na swoim miejscu.

Wróć do elementów sterujących A FM, aby ponownie zatrzasnąć końcówkę i powierzchnię i nagrywać obrazy jak poprzednio. Poniżej znajdują się przefiltrowane i wygładzone ślady siły dla powierzchni ślizgowych. Ślady te dotyczą systemów PMMA MISSABLE i pokazują zarówno ruch do przodu, jak i do tyłu.

Ślady te dotyczą niemieszających się ze sobą systemów P nine PAM i pokazują również ruch do przodu i do tyłu na wykresach. Siła jest normalizowana przez siłę ślizgu w stanie ustalonym dla symetrycznego systemu chybionego. Normalne obciążenie wynosi 30 nanoniutonów, a prędkość przechodzenia 80 mikronów na sekundę.

Należy zauważyć, że siła w stanie ustalonym dla systemu dopuszczalnego jest 90 razy większa niż w układzie dopuszczalnym. Wiele maszyn i urządzeń ma ruchome części, które powodują tarcie i zużywają się wraz z upływem czasu, co skraca ich żywotność. Widzimy zastosowania dla wielu z nich, od osi i tłoków po strzykawki medyczne zapewniające bardzo niskie dawki, a być może nawet sztuczne stawy.

Oczywiście inżynierowie chemicy lub olodzy będą musieli zaprojektować optymalne rozwiązania dla każdego konkretnego zastosowania. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przygotować polimerowe systemy szczotek. Funkcjonalizuj sondy mikroskopii sił i wykonuj eksperymenty z mikroskopią sił tarcia Podczas prób eksperymentów z mikroskopią sił tarcia.

Ważne jest, aby pamiętać, aby nie nakładać zbyt dużej ilości płynu, ponieważ chcesz, aby kapilara utworzyła się między dwiema szczotkami, a nie między pędzlem a wspornikiem, ponieważ zniekształciłoby to sygnał laserowy. Nie zapominaj, że praca z chemikaliami może być niezwykle niebezpieczna, a podczas wykonywania tej procedury należy zawsze zachować środki ostrożności, takie jak praca w wentylowanym dygestorium, noszenie rękawic i okularów.