Przygotowanie mikroprzepływowe siłowników z elastomeru ciekłokrystalicznego

Ogólnym celem tej syntezy mikroprzepływowej jest stworzenie kapilarnego reaktora mikroprzepływowego współprzepływowego, który umożliwia odtwarzalną produkcję dużej liczby mikrocząstek elastomeru ciekłokrystalicznego o doskonałych właściwościach aktywacji termicznej. Metoda ta może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie produkcji mikrosiłowników LCE, takie jak sposób przetwarzania ciekłokrystalicznych monomerów na mikrocząstki aktywowane termicznie za pomocą reaktorów mikroprzepływowych. Główną zaletą tej techniki jest to, że szybka produkcja cząstek, a także różne kształty, rozmiary i schematy uruchamiania cząstek są dostępne po precyzyjnym dostrojeniu podstawowej konfiguracji mikroprzepływowej.

Najpierw wyposaż szklane naczynie do kąpieli wodnej w dwie przegrody. Następnie przebij przegrodą szydłem, aby utworzyć otwór do umieszczenia rurki o średnicy zewnętrznej 1/16 cala. Następnie przymocuj złączkę i odpowiednią tuleję do rurki o średnicy zewnętrznej 1/16 cala do końca rurki PTFE.

Następnie wbij w niego końcówkę kapilary krzemionkowej pokrytej poliamidem. Następnie przykręć rurkę PTFE do jednego z przeciwległych ramion trójnika z polieteroeteroketonu dla rurki o średnicy zewnętrznej 1/16 cala zamontowanej na małym metalowym stole. Następnie przymocuj złączkę i odpowiednią tuleję do końca drugiej rurki PTFE.

Następnie przykręć rurkę do bocznego ramienia trójnika. Następnie przełóż trzecią rurkę PTFE przez jedną z przegród. Przeciąć trzecią rurkę PTFE, aby dotrzeć do drugiej pompy strzykawkowej na zewnątrz łaźni wodnej i końca rurki 1.1 wewnątrz łaźni wodnej.

Następnie przymocuj dwa żeńskie zamki Luer do rurki o średnicy zewnętrznej 1/16 cala. Następnie przełóż rurkę przez drugą przegrodę. Następnie zamontuj czwartą rurkę PTFE ze złączką i tuleją.

Po zmontowaniu rurki PTFE podłącz rurkę 1.4 do pozostałego ramienia trójnika, ostrożnie przesuwając ją po kapilarze. Następnie przenieś łaźnię wodną na gorącą płytę. Następnie przymocuj rurkę 1.4 do górnej części precyzyjnej płyty grzewczej za pomocą taśmy klejącej.

Do końca probówki należy również przymocować szklaną fiolkę o pojemności 5 ml. Teraz podłącz końcówki rurek 1.2 i 1.3 do strzykawek wypełnionych fazą ciągłą i olejem hydraulicznym, które są obsługiwane przez pompy strzykawkowe. Następnie zainstaluj mikroskop stereoskopowy i zamontuj źródło światła UV.

Dodać 200 mg ciekłokrystalicznego akrylanu i dwa dodatkowe odczynniki do kolby. Następnie rozpuścić mieszaninę w 1 ml dicholorometanu. Następnie użyj próżni w temperaturze 40 stopni Celsjusza, aby całkowicie usunąć rozpuszczalnik i stopić pozostałe ciało stałe w temperaturze 110 stopni Celsjusza w kąpieli olejowej.

Następnie przygotuj strzykawkę z zadziorem do żeńskiego złącza Luer lock do rurki o średnicy wewnętrznej 3/32 cala. Podłączyć strzykawkę i piątą rurkę PTFE przez rurkę łączącą. Za pomocą strzykawki zebrać mieszaninę monomerów w probówce.

Użyj dwóch męskich zamków Luer do rurki o średnicy zewnętrznej 1/8 cala i przymocuj oba zamki do końców rurki 1.5 zawierającej mieszaninę monomerów. Później przymocuj oba końce rurki 1.5 z żeńskimi zamkami Luer do końców rurek 1.1 i 1.3. Następnie napełnij łaźnię wodną i ustaw jej temperaturę na 90 stopni Celsjusza, a temperaturę precyzyjnej płyty grzewczej na 65 stopni Celsjusza.

Po stopieniu mieszaniny monomerów należy ustawić natężenie przepływu fazy ciągłej na wartość od 1,5 do 2,0 mililitrów na godzinę. I natężenie przepływu fazy monomeru do rozsądnej wartości. Następnie wyśrodkuj kapilar wewnątrz rurki i włącz światło UV, gdy zaczną tworzyć się kropelki o podobnej wielkości.

Zebrać frakcje spolimeryzowanych cząstek w szklanej fiolce o pojemności 5 ml dołączonej na końcu probówki 1.4. Zwróć uwagę na zmianę koloru i tworzenie się cząstek pod wpływem światła UV. Następnie, w celu zamontowania zestawu Janus, należy wyposażyć szklane naczynie do kąpieli wodnej o średnicy 190 milimetrów w dwie przegrody.

Przebij przegrodę szydłem, aby utworzyć otwór do umieszczenia rurki o średnicy zewnętrznej 1/16 cala. Następnie włóż dwie równolegle wyłożone kapilary ze stopionej krzemionki do tulei rurki. Użyj kleju Super Glue, aby uszczelnić rękaw.

Niech krótka kapilara wystaje około trzech milimetrów z jednej strony rękawa. Następnie przymocuj złączkę i tuleję do obu końców tulei rurki. Następnie przykręć tuleję do jednego z przeciwległych ramion każdego skrzyżowania teowego, aby połączyć dwa skrzyżowania teowe.

Zamontuj oba trójniki na małym metalowym stoliku. Przełóż rurkę PTFE przez przegrodę łaźni wodnej. Wyposaż go w złączkę i tuleję i podłącz go do kapilary i resztek przeciwległego ramienia pierwszego skrzyżowania T.

Podłącz kolejną rurkę z tulejką i złączką przymocowaną na jednym końcu do zwolnionego ramienia bocznego złącza T. Obok rurki 2.1 podłącz kolejną rurkę PTFE przez drugi otwór w przegrodzie. Następnie dodaj dwie żeńskie zamki Luer do rurek o średnicy zewnętrznej 1/16 cala do wolnych końców rurek 2.2 i 2.3 wewnątrz łaźni wodnej.

Podłącz czwartą rurkę PTFE ze złączką i tuleją do bocznego ramienia drugiego złącza T. Ostrożnie nasunąć rurkę 2.5 wyposażoną w złączkę i tuleję po obu stronach nad kapilarnami i połączyć ją z pozostałym ramieniem drugiego złącza T. Następnie przełóż szóstą rurkę PTFE przez drugą przegrodę i przymocuj złączkę i tuleję do końca wewnątrz łaźni wodnej.

Podłącz piątą i szóstą rurkę PTFE za pomocą adaptera. Następnie wkręcić probówkę zawierającą mieszaninę monomerów między końce probówek 2.2 i 2.3. Następnie ustaw łaźnię wodną na płycie grzejnej z termometrem.

Zatkać rurkę 2.1 w strzykawce zawierającej fazę wodną, rurkę 2.3 w rurkę zawierającą olej hydrauliczny, a rurkę 2.4 do fazy ciągłej. Następnie przymocuj szóstą rurkę taśmą klejącą na wierzchu precyzyjnej płyty grzewczej. Następnie przymocuj szklaną fiolkę o pojemności 5 ml na końcu probówki.

Następnie wyśrodkuj kapilary wewnątrz rurki i zamontuj źródło światła UV nad rurką polimeryzacyjną 2.6 na precyzyjnej płycie grzewczej. W przypadku konfiguracji skorupy rdzenia najpierw przymocuj złączkę, a następnie tuleję do obu końców rurki fluorowanej etylenu i propylenu. Następnie przełóż przez tuleję kapilę z topionej krzemionki w taki sposób, aby wystawała około trzech milimetrów z jednej strony.

Użyj innej cieńszej kapilary i przełóż ją przez większą kapilę tak, aby cieńsza wystawała kilka milimetrów z jej dłuższego boku. Badania pokazują, że cząstki o średnicy od 200 do 400 mikrometrów są wytwarzane przy natężeniu przepływu od 1,50 do 2,00 ml na godzinę fazy ciągłej, podczas gdy stosunek natężenia przepływu fazy ciągłej do fazy monomeru wynosi od 20 do 200. Te obrazy z mikroskopii optycznej pokazują morfologię cząstek, w której cząstka w kształcie prolatka wydłuża swoją oś obrotu po zsyntetyzowaniu w szerszej probówce polimeryzacyjnej.

Te pręcikowate cząstki są syntetyzowane w wyniku wydłużenia z większą prędkością podczas polimeryzacji w cieńszej rurce o średnicy wewnętrznej 0,5 milimetra. Cząstka ta kurczy się wzdłuż swojej osi obrotu podczas przejścia fazowego. Tutaj reprezentowane jest wydłużenie i kurczenie się aktywujących się cząstek janusa o kształcie rdzenia i pręta.

Na wykresie właściwości aktywacji pojedynczych cząstek LCE, krzywe ogrzewania i chłodzenia cząstek pokazują, że najsilniejsze uruchamianie cząstek następuje przy najwyższym natężeniu przepływu, gdzie obie krzywe tworzą histarezę. Co ciekawe, nie ma spadku aktywacji cząstek nawet w ciągu 10 cykli aktywacji. Po opanowaniu, ten mikroprzepływowy zestaw można przygotować w ciągu jednej godziny, a synteza cząstek trwa od jednej do dwóch godzin, jeśli zostanie wykonana prawidłowo.

Po opracowaniu, podejście to otwiera nowe możliwości dla naukowców zajmujących się przetwarzaniem elastomerów ciekłokrystalicznych, aby umożliwić wytwarzanie mikrocząstek o różnych kształtach i różnych wzorcach aktywacji. Podczas wykonywania tej procedury należy pamiętać o pracy w warunkach wolnych od promieniowania UV i stosowaniu czystych elementów mikroprzepływowych, aby zapobiec zatykaniu się podczas wytwarzania cząstek mikroprzepływowych. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przetwarzać mieszaniny monomerów ciekłokrystalicznych w kapilarnym reaktorze mikroprzepływowym, posiadającym różne strefy temperaturowe, aby zająć się różnymi stanami ciekłokrystalicznymi.