Name: Wieloskalowe struktury agregowane za pomocą nadrukowanych nanowłókien dla powierzchni funkcjonalnych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-11T14:45:00.000+00:00
Duration: 6 min 14 s
Description: Poznaj metodę szybkiej produkcji wieloskalowych struktur nanomikro za pomocą filtrów tlenku glinu anodowanego i samoagregacji nanowłókien. Technika umożliwia tworzenie powierzchni o superhydrofilowości i modyfikowalnej zwilżalności.

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

Ten materiał jest oparty na pracach wspieranych przez Program Badań Podstawowych przez Narodową Fundację Badawczą Korei (NRF) finansowany przez Ministerstwo Nauki, ICT i Planowania Przyszłości (NRF-2017R1A2B4008053) oraz Ministerstwo Handlu, Przemysłu i Energii (MOTIE, Korea) w ramach Programu Innowacji Technologii Przemysłowych nr 10052802 oraz Koreańskiego Instytutu Postępu Technologii (KIAT) poprzez Program Zachęty dla Przemysłu Gospodarczego. Region Współpracy (N0002310).

1. Wytwarzanie powierzchni struktury nano-mikro wieloskalowej za pomocą filtra AAO (<silna klasa="xfig">Rysunek 1)
<ol>
	<li>Kup filtr AAO o wielkości porów, wysokości i średnicy odpowiednio 200 nm, 60 μm i 25 mm.</li>
	<li>1.2. Oczyścić powierzchnię folii z politereftalanu etylenu (PET) o grubości 100 μm za pomocą acetonu o stężeniu 99,8% i alkoholu izopropylowego (IPA) o stężeniu 99,9% przez 5 minut, a następnie całkowicie wyschnąć przez 3 minuty za pomocą pistoletu pneumatycznego.</li>
	<li>Umieść folię PET na płaskiej powierzchni bez zanieczyszczeń i dodaj na powierzchnię 0,1 ml kropli utwardzanej promieniami UV żywicy poliuretanowo-akrylowej (PUA) o lepkości 257,4 cPs.</li>
	<li>Umieść filtr AAO na żywicy i równomiernie dociśnij, używając gumowego wałka o średnicy 32 mm. Rozprowadzanie żywicy jest potwierdzone wizualnie, dlatego wałek należy wielokrotnie i ostrożnie popychać podczas prasowania. 
	UWAGA: Filtr AAO jest kruchy i może pęknąć w przypadku przyłożenia nadmiernej siły.</li>
	<li>Po walcowaniu należy wystawić próbkę wykonaną z filtrem PET i AAO (przymocowanym za pomocą żywicy) na działanie światła UV o długości fali 365 nm przez 30 s w celu utwardzenia żywicy.</li>
	<li>Zanurzyć utwardzoną próbkę w 100 ml 2 M roztworu NaOH na 10 minut w celu rozpuszczenia filtra. 
	UWAGA: Obrazy SEM pokazują przekrój i powierzchnię konstrukcji (<silna klasa="xfig">Rysunek 2).</li>
	<li>Oczyść próbkę wodą DI, a następnie całkowicie wysusz ją przez 3 minuty za pomocą pistoletu pneumatycznego. 
	UWAGA: Analiza EDX potwierdziła, że Na i Al nie zostały wykryte i zostały całkowicie wytrawione (<silna klasa="xfig">Rysunek 3).</li>
</ol>
2. Obróbka powierzchniowa
<ol>
	<li>Obróbka ozonem UV</li>
	<li>Oczyścić próbkę za pomocą nano-mikro wieloskalowych struktur przy użyciu IPA i wody DI przez 5 minut, a następnie wysuszyć ją za pomocą pistoletu pneumatycznego przez 3 minuty.</li>
	<li>Naświetlić stronę struktur wieloskalowych próbki (stronę ze strukturami wieloskalowymi) za pomocą promieni UV (długość fali 185-254 nm) przez 60 min. 
	UWAGA: Sprzęt do ozonowania UV ma intensywność 25 mW/cm2.</li>
	<li>Samodzielny montaż oktadecylotrichlorosilanu (OTS)</li>
	<li>Umieść płytę grzejną w schowku rękawicowym i utrzymuj środowiskoN2 do procesu osadzania z fazy gazowej.</li>
	<li>Przymocuj krawędź próbki do szklanej lub płaskiej płytki za pomocą taśmy klejącej. Upewnij się, że szklanka lub talerz są wystarczająco duże, aby zakryć górną część zlewki (o średnicy 8 mm i wysokości 13 mm).</li>
	<li>Umieść zlewkę na płycie grzejnej o wymiarach 5"x7" i dodaj 2 ml roztworu OTS do zlewki za pomocą pipety.</li>
	<li>Przykryj zlewkę szklanką lub płytką do przodu, próbką skierowaną w dół do zlewki.</li>
	<li>Przechowywać przez 60 minut w temperaturze 100 °C, a następnie wyjąć próbkę ze schowka na rękawiczki. 
	UWAGA: Po zakończeniu procesu powlekania OTS zlewkę i schowek na rękawiczki należy wyczyścić.</li>
</ol>
3. Wytwarzanie powierzchni funkcjonalnej poprzez wtryskiwanie smarów
<ol>
	<li>Umieść około 0,2 ml cieczy perfluorowęglowodorowej (PFC) na samozagregowanym zespole nanowłókien pokrytym OTS.</li>
	<li>Obserwuj proces zwilżania PFC za pomocą mikroskopu optycznego z soczewką obiektywową o powiększeniu 5X-20X.</li>
	<li>Usunąć nadmiar płynu PFC, umieszczając próbki w pozycji pionowej na kilka godzin.</li>
</ol>

<ol><li>Elghanian, R., Storhoff, J. J., Mucic, R. C., Letsinger, R. L., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+colorimetric+detection+of+polynucleotides+based+on+the+distance-dependent+optical+properties+of+gold+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Selective colorimetric detection of polynucleotides based on the distance-dependent optical properties of gold nanoparticles.</a> Science. 277, 1078-1081 (1997).</li>
<li>Berdichevsky, Y., Lo, Y. H. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.200501621">Polypyrrole nanowire actuators.</a> Advanced Materials. 18, 122-125 (2006).</li>
<li>Mitchell, D. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Smart+nanotubes+for+bioseparations+and+biocatalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Smart nanotubes for bioseparations and biocatalysis.</a> Journal of the American Chemical Society. 124, 11864-11865 (2002).</li>
<li>Nicewarner-Pena, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Submicrometer+metallic+barcodes%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Submicrometer metallic barcodes.</a> Science. 294, 137-141 (2001).</li>
<li>Dersch, R., Steinhart, M., Boudriot, U., Greiner, A., Wendorff, J. H. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/pat.568">Nanoprocessing of polymers: applications in medicine, sensors, catalysis, photonics.</a> Polymers for Advanced Technologies. 16, 276-282 (2005).</li>
<li>Baker, L. A., Jin, P., Martin, C. R. <a target="_blank" href="https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10408430500198169">Biomaterials and biotechnologies based on nanotube membranes.</a> Critical reviews in solid state and materials sciences. 30, 183-205 (2005).</li>
<li>Xiang, H., et al. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma049299m">Block copolymers under cylindrical confinement.</a> Macromolecules. 37, 5660-5664 (2004).</li>
<li>Fei, G., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ra/c3ra43640c">Electro-activated surface micropattern tuning for microinjection molded electrically conductive shape memory polyurethane composites.</a> RSC Advances. 3, 24132-24139 (2013).</li>
<li>Kim, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stretchable+and+transparent+electrodes+based+on+in-plane+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Stretchable and transparent electrodes based on in-plane structures.</a> Nanoscale. 7, 14577-14594 (2015).</li>
<li>Kim, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wearable+smart+sensor+systems+integrated+on+soft+contact+lenses+for+wireless+ocular+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Wearable smart sensor systems integrated on soft contact lenses for wireless ocular diagnostics.</a> Nature Communications. 8, 14997(2017).</li>
<li>Park, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wearable%2C+wireless+gas+sensors+using+highly+stretchable+and+transparent+structures+of+nanowires+and+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Wearable, wireless gas sensors using highly stretchable and transparent structures of nanowires and graphene.</a> Nanoscale. 8, 10591-10597 (2016).</li>
<li>An, B. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+printing+of+3D+structures+using+an+electrohydrodynamic+inkjet+with+multiple+functional+inks%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">High-resolution printing of 3D structures using an electrohydrodynamic inkjet with multiple functional inks.</a> Advanced Materials. 27, 4322-4328 (2015).</li>
<li>Kim, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fully-integrated%2C+bezel-less+transistor+arrays+using+reversibly+foldable+interconnects+and+stretchable+origami+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Fully-integrated, bezel-less transistor arrays using reversibly foldable interconnects and stretchable origami substrates.</a> Nanoscale. 8, 9504-9510 (2016).</li>
<li>Zhao, Y. S., Zhan, P., Kim, J., Sun, C., Huang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterned+growth+of+vertically+aligned+organic+nanowire+waveguide+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22American+Chemical+Society+Nano%22%5BJournal%5D)">Patterned growth of vertically aligned organic nanowire waveguide arrays.</a> American Chemical Society Nano. 4, 1630-1636 (2010).</li>
<li>Kuo, C. W., Shiu, J. Y., Chen, P. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm0343249">Size-and shape-controlled fabrication of large-area periodic nanopillar arrays.</a> Chemistry of Materials. 15, 2917-2920 (2003).</li>
<li>Lee, S. B., Koepsel, R., Stolz, D. B., Warriner, H. E., Russell, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+biocidal+nanotubes+from+a+single-chain+diacetylene+amine+salt%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of biocidal nanotubes from a single-chain diacetylene amine salt.</a> Journal of the American Chemical Society. 126, 13400-13405 (2004).</li>
<li>Gibson, J. M. <a target="_blank" href="https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.881964">Reading and writing with electron beams.</a> Physics Today. 50, 56-61 (1997).</li>
<li>Kramer, N., Birk, H., Jorritsma, J., Schönenberger, C. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.113230">Fabrication of metallic nanowires with a scanning tunneling microscope.</a> Applied Physics Letters. 66, 1325-1327 (1995).</li>
<li>Jiang, P., Bertone, J. F., Colvin, V. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+lost-wax+approach+to+monodisperse+colloids+and+their+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">A lost-wax approach to monodisperse colloids and their crystals.</a> Science. 291, 453-457 (2001).</li>
<li>Steinhart, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+nanotubes+by+wetting+of+ordered+porous+templates%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Polymer nanotubes by wetting of ordered porous templates.</a> Science. 296, 1997(2002).</li>
<li>Hong, S. H., Hwang, J., Lee, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Replication+of+cicada+wing%27s+nano-patterns+by+hot+embossing+and+UV+nanoimprinting%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Replication of cicada wing's nano-patterns by hot embossing and UV nanoimprinting.</a> Nanotechnology. 20, 385303(2009).</li>
<li>Han, K. S., Shin, J. H., Yoon, W. Y., Lee, H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024810002540">Enhanced performance of solar cells with anti-reflection layer fabricated by nano-imprint lithography.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 95, 288-291 (2011).</li>
<li>Choo, S., Choi, H. J., Lee, H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X1400038X">Replication of rose-petal surface structure using UV-nanoimprint lithography.</a> Materials Letters. 121, 170-173 (2014).</li>
<li>Yu, Z., Chou, S. Y. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl034947l">Triangular profile imprint molds in nanograting fabrication.</a> Nano Letters. 4, 341-344 (2004).</li>
<li>Hirai, Y., Harara, S., Isaka, S., Kobayashi, M., Tanaka, Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1143/JJAP.41.4186/pdf">Nano-Imprint lithography using replicated mold by Ni electroforming.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 41, 4186(2002).</li>
<li>Kim, J. H., Cho, Y. T., Jung, Y. G. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s12541-016-0110-0">Selection of absorptive materials for non-reflective wire grid polarizers.</a> International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 17, 903-908 (2016).</li>
<li>St˛epniowski, W. J., Salerno, M. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/271013437_Fabrication_of_nanowires_and_nanotubes_by_anodic_alumina_template-assisted_electrodeposition">Fabrication of nanowires and nanotubes by anodic alumina template-assisted electrodeposition.</a> Manufacturing Nanostructures. 12, 321-357 (2014).</li>
<li>Sousa, C. T., et al. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4893546">Nanoporous alumina as templates for multifunctional applications.</a> Applied Physics Reviews. 1, 031102(2014).</li>
<li>Hong, S. H., Bae, B. J., Lee, H., Jeong, J. H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167931710000031">Fabrication of high density nano-pillar type phase change memory devices using flexible AAO shaped template.</a> Microelectronic Engineering. 87, 2081-2084 (2010).</li>
<li>Schwirn, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-ordered+anodic+aluminum+oxide+formed+by+H2SO4+hard+anodization%5BTitle%5D)+AND+%22American+Chemical+Society+Nano%22%5BJournal%5D)">Self-ordered anodic aluminum oxide formed by H2SO4 hard anodization.</a> American Chemical Society Nano. 2, 302-310 (2008).</li>
<li>Lee, P. S., et al. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm051855j">Vertically aligned nanopillar arrays with hard skins using anodic aluminum oxide for nano imprint lithography.</a> Chemistry of Materials. 17, 6181-6185 (2005).</li>
<li>Lopes, M. C., de Oliveira, C. P., Pereira, E. C. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468608001606">Computational modeling of the template-assisted deposition of nanowires.</a> Electrochimica Acta. 53, 4359-4369 (2008).</li>
<li>Choi, M. K., Yoon, H., Lee, K., Shin, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simple+fabrication+of+asymmetric+high-aspect-ratio+polymer+nanopillars+by+reusable+AAO+templates%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Simple fabrication of asymmetric high-aspect-ratio polymer nanopillars by reusable AAO templates.</a> Langmuir. 27, 2132-2137 (2011).</li>
<li>Kim, Y. S., Lee, K., Lee, J. S., Jung, G. Y., Kim, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoimprint+lithography+patterns+with+a+vertically+aligned+nanoscale+tubular+carbon+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Nanoimprint lithography patterns with a vertically aligned nanoscale tubular carbon structure.</a> Nanotechnology. 19, 365305(2008).</li>
<li>Chen, G., Soper, S. A., McCarley, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Free-standing%2C+erect+ultrahigh-aspect-ratio+polymer+nanopillar+and+nanotube+ensembles%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Free-standing, erect ultrahigh-aspect-ratio polymer nanopillar and nanotube ensembles.</a> Langmuir. 23, 11777-11781 (2007).</li>
<li>Jeong, Y., et al. <a target="_blank" href="http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&profile=ehost&scope=site&authtype=crawler&jrnl=20734352&AN=124346307&h=ZyTlM%2Fbgani09GPX%2F%2FKZxrWdPlwjtkNABPQmXyGXjUuCge8y15hfMlZ7PckMzdxzFIkHqdZh80%2B7vwwhFkDdPQ%3D%3D&crl=c">Fabrication of Nano-Micro Hybrid Structures by Replication and Surface Treatment of Nanowires.</a> Crystals. , (2017).</li>
</ol>

Autorzy nie mają żadnych konkurencyjnych interesów finansowych do ujawnienia.

Kluczowym krokiem w wytwarzaniu samozagregowanego zespołu nanowłókien jest zapewnienie, że kruchy filtr AAO nie pęknie podczas nakładania żywicy za pomocą gumowych wałków. W rzeczywistości należy upewnić się, że filtr AAO nie pęknie w żadnym momencie przed etapem trawienia. Ponieważ filtr AAO ma średnicę 25 mm, rozmiar podłoża wynosi około 30 x 30 mm.
Samozagregowany zespół nanowłókien pozwala nam zapewnić różne powierzchnie funkcjonalne poprzez odpowiednią obróbkę powierzchni. Po wdrukowaniu ...

Teksturowane struktury w nanoskali, takie jak nanocząstki, nanorurki i nanowłókna, przyciągnęły uwagę społeczności naukowej, ponieważ wykazują unikalne cechy w różnych zastosowaniach, w tym w elektryce, biomedycynie, optyce i inżynierii powierzchni1,2,3,4,5,6,7,8. W szczególności nanowłókna są szeroko stosowane w rozciągliwych i przezroczystych elektrodach9, czujnikach do noszenia10,11, interconnections12,13 oraz nano-optics applications14. Wśród różnych metod wytwarzania struktur w nanoskali, takich jak metody zol-żel, samoorganizacja, litografia i replikacja15,16,17,18,19,20, bezpośrednia replikacja przy użyciu szablonu jest obecnie uważana za obiecującą metodę, ponieważ jest prosta, opłacalna i ma zastosowanie do różne materiały utwardzalne21,22,23,24,25,26.
Ze względu na swoją wieloskalową strukturę z dużą liczbą porów w skali nano i wysokością w skali mikro, AAO jest szeroko stosowany jako szablon do produkcji nanowłókien i nanorurek o wysokim współczynniku proporcji27,28,29,30. Jednak ze względu na napięcie powierzchniowe przy tak wysokim współczynniku kształtu, nanowłókna mają tendencję do łatwego agregowania31,32,33. Istniejące badania dowiodły, że nanowłókna o proporcjach większych niż 15:1 nie stoją pionowo, ale zamiast tego agregują, podczas gdy te o stosunku mniejszym niż 5:1 są indywidualnie izolowane bez agregacji33,34. Siła kapilarna i napięcie powierzchniowe odgrywają ważną rolę podczas usuwania tlenku glinu za pomocą wytrawiacza, co jest jednym z procesów podczas wytwarzania nanowłókien. Wraz ze wzrostem proporcji napięcie powierzchniowe między nanowłóknami ma tendencję do zbliżania ich do siebie, powodując agregację. Kilka badań koncentrowało się na metodach zapobiegania takiej agregacji35, która jest szczególnie obserwowana w przypadku nanowłókien polimerowych i metalicznych. Wśród nich uwodnienie powierzchni nanowłókien może zmniejszyć aglomerację, ponieważ gdy ciecz zajmuje przestrzenie między nanowłóknami, napięcie powierzchniowe spada. Co więcej, metoda liofilizacji może również zmniejszyć agregację poprzez zmniejszenie napięcia powierzchniowego między nanowłóknami. Jednak pomimo różnych wysiłków, prostowanie nanowłókien o wysokim współczynniku kształtu pozostaje wyzwaniem.
W tym celu przedstawiamy unikalną metodę wytwarzania wieloskalowych struktur ze splątanych nanowłókien poprzez wykorzystanie zjawiska agregacji w pozytywny sposób. W tym przypadku struktura nanowłókien jest odciskana za pomocą filtra AAO i żywic typu poliuretanowo-akrylowego (PUA) o lepkości 257,4 cP. Po wykonaniu litografii nano imprintu UV (UV-NIL) forma jest wytrawiana roztworem NaOH. Aby scharakteryzować proponowane struktury wieloskalowe, badamy zachowania wzoru próbki z zagregowanymi nanowłóknami oraz zwilżalność powierzchni po odpowiedniej obróbce powierzchni, takiej jak powlekanie samoorganizującą się monowarstwą i obróbka ozonem UV. Ponadto proponujemy, aby wieloskalową porowatą powierzchnię można po prostu przekształcić w śliską powierzchnię za pomocą procesu z dodatkiem smaru.

<table><tbody><tr><td>MINS 511RM</td><td>Minuta Tech</td><td></td><td>Żywica utwardzana promieniami UV</td></tr><tr><td>Oktadecylotrichlorosilan (OTS)</td><td>Aldrich</td><td></td><td>Obróbka powierzchniowa</td></tr><tr><td>Oksydanek sodu</td><td>SAMCHUN</td><td></td><td>Roztwór do trawienia</td></tr><tr><td>Anopore Inoganic Membrany</td><td>Whatman</td><td></td><td>25mm/0,2&micro; m</td></tr><tr><td>MT-UV-A 47</td><td>Sprzęt do utwardzania UV</td><td>Meiji Techno</td><td></td></tr><tr><td>UVC-30</td><td>Jaesung Engineering</td><td></td><td>Sprzęt do obróbki UVO</td></tr><tr><td>Smart Drop Plus</td><td>FEMTOFAB</td><td></td><td>Pomiar kąta zwilżania</td></tr><tr><td>Fluorynowa płynna mieszanina FC-70</td><td>3M</td><td></td><td>całkowicie fluorowanych związków alifatycznych</td></tr><tr><td>Folia z politereftalanu etylenu</td><td>Sunchem</td><td></td><td>Podłoże</td></tr>: <tr><td>Aceton (99,8%)</td><td>Daejung</td><td></td>: <td>Roztwór czyszczący</td></tr>, <tr><td>Alkohol izopropylowy (99,9%)</td><td>Daejung</td><td></td>, <td>Roztwór czyszczący</td></tr><tr><td>, Gumowa rolka</td><td>Hwahong</td><td></td><td>Do nakładania żywicy,</td></tr><tr><td>Corning Mieszanie płyt grzejnych,</td><td>Corning</td><td></td><td>Sprzęt do płyty grzejnej (5 "x 7")</td></tr></tbody></table>

wieloskalowe struktury agregowane za pomocą nadrukowanych nanowłókien dla powierzchni funkcjonalnych

Multiscale Structures Aggregated by Imprinted Nanofibers for Functional Surfaces

Wieloskalowe struktury powierzchniowe cieszą się coraz większym zainteresowaniem ze względu na kilka potencjalnych zastosowań w urządzeniach powierzchniowych. Jednak istniejącym wyzwaniem w tej dziedzinie jest wytwarzanie hybrydowych struktur mikro-nano przy użyciu łatwej, opłacalnej i wysokoprzepustowej metody. Aby sprostać tym wyzwaniom, w niniejszym artykule zaproponowano protokół wytwarzania struktur wieloskalowych przy użyciu wyłącznie procesu odciskania z anodowym filtrem z tlenku glinu (AAO) i parownym procesem samoagregacji nanowłókien. W przeciwieństwie do poprzednich prób, które miały na celu wyprostowanie nanowłókien, prezentujemy unikalną metodę wytwarzania wieloskalowych zagregowanych nanowłókien o wysokich proporcjach. Ponadto zbadano morfologię powierzchni i zwilżalność tych struktur na różnych cieczach, aby ułatwić ich zastosowanie na powierzchniach wielofunkcyjnych.

Zaprezentowaliśmy szybką i prostą metodę wytwarzania wielkoskalowych hybrydowych struktur nano-mikro z wykorzystaniem filtra AAO jako formy imprintingu. Cały proces trwał 30 min (Rysunek 4). Zauważono, że po poddaniu procesowi trawienia za pomocą NaOH, powstała powierzchnia wykazywała nieprzezroczysty kolor podobny do oryginalnego filtra AAO, co wynikało z agregacji nanowłókien spowodowanej napięciem powierzchniowym. Ponadto wyniki analizy EDX potwierdziły, ż...

Prezentowana jest prosta metoda wytwarzania nano-mikro wieloskalowych struktur dla funkcjonalnych powierzchni, poprzez agregację nanowłókien wytworzonych za pomocą anodowego filtra z tlenku glinu.

Wieloskalowe struktury agregowane za pomocą nadrukowanych nanowłókien dla powierzchni funkcjonalnych

Multiscale surface structures have attracted increasing interest owing to several potential applications in surface devices. However, an existing ...

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie inżynierii do powierzchni w zrozumieniu powierzchni funkcjonalnej dla morfologii rur i zwilżalności. Główną zaletą naszego podejścia jest to, że pozwala ono na szybsze wytwarzanie wieloskalowych nanomikrostruktur przy użyciu wyłącznie procesu odciskania z anodowym filtrem z tlenku glinu i samoagregacji nanowłókien. Po odciśnięciu, odtworzone wzory powierzchni początkowo wykazywały superhydrofilowość.Możemy zmienić dostępność powierzchni nadrukowanych struktur poprzez zastosowanie obróbki UV i samodzielnej powłoki jednowarstwowej. Uzyskaj anodowy filtr z tlenku glinu lub AAO o wielkości porów 200 nanometrów, wysokości 60 mikronów i średnicy 25 mililitrów. Oczyść powierzchnię politereftalanem etylenu lub folią PET z 99,8% acetonem przez pięć minut, a następnie 99,9.alkohol izopropylowy przez pięć minut. Całkowicie wysusz folię przez trzy minuty za pomocą pistoletu pneumatycznego. Następnie umieść folię PET na płaskiej powierzchni bez zanieczyszczeń.Dodaj 0,1 mililitra kropli utwardzanej promieniami UV żywicy poliuretanowo-akrylowej o lepkości 257,4 CPS na powierzchnię. Umieść filtr AAO na żywicy i równomiernie dociśnij za pomocą gumowego wałka o średnicy 32 milimetrów. Rozprzestrzenianie się żywicy jest wizualnie potwierdzone.Wałek należy powtórzyć i ostrożnie popchnąć podczas prasowania. Filtr AAO jest kruchy i może pęknąć, jeśli zostanie przyłożona nadmierna siła. Po zwinięciu wystaw próbkę wykonaną z filtrem PET i AAO na działanie światła UV o długości fali 365 nanometrów przez 30 sekund, aby utwardzić żywicę.Następnie zanurz utwardzoną próbkę w 100 mililitrach dwumolowego roztworu wodorotlenku sodu na 10 minut, aby rozpuścić filtr. Obrazy SEM pokazują powierzchnię i przekrój konstrukcji. Oczyść próbkę wodą dejonizowaną.Następnie całkowicie wysusz go przez trzy minuty za pomocą pistoletu pneumatycznego. Użyj analizy rentgenowskiej z dyspersją energii, aby potwierdzić, że sód i aluminium nie są wykrywane i są całkowicie wytrawione. Aby przeprowadzić obróbkę ozonem UV, najpierw oczyść próbkę za pomocą nanomikro struktur wieloskalowych za pomocą alkoholu izopropylowego przez pięć minut, a następnie wody dejonizowanej przez pięć minut.Osuszyć umytą próbkę za pomocą pistoletu pneumatycznego przez trzy minuty. Naświetlać próbkę promieniami UV przez 60 minut przy użyciu sprzętu do ozonowania UV o intensywności 25 miliwatów na centymetr kwadratowy. W przypadku samodzielnego montażu OTS umieść gorące miejsce w komorze rękawicowej i utrzymuj środowisko azotu do procesu osadzania pary.Na potrzeby filmowania zademonstrujemy procedurę w próbie poza schowkiem podręcznym. Umieścić zlewkę na płycie grzejnej i dodać dwa mililitry roztworu OTS do zlewki za pomocą pipety. Przykryj zlewkę szklaną lub płytkową stroną do przodu, próbką skierowaną w dół do wnętrza zlewki.Przetwarzaj przez 60 minut w temperaturze 100 stopni Celsjusza przed wyjęciem próbki z komory rękawicowej. Aby wytworzyć powierzchnię funkcjonalną poprzez wstrzykiwanie smarów, należy nanieść około 0,2 mililitra na centymetr kwadratowy cieczy perfluorowęglowej na samozagregowany zespół nanowłókien pokryty powłoką OTS. Obserwuj proces zwilżania perfluorowęglowodoru za pomocą mikroskopu optycznego przy powiększeniu od pięciu do 20 razy.Na koniec usuń nadmiar cieczy perfluorowęglowodorowej, umieszczając próbkę w pozycji pionowej na kilka godzin. Przedstawiono tutaj wieloskalowe struktury nanomikrohybrydowe uzyskane w procesie imprintingu i samoagregacji pochodzącej z parowania. Trudno jest zmierzyć kąt zwilżania ze względu na superhydrofilowość wytwarzanej powierzchni.Co ciekawe, po poddaniu działaniu ozonu UV w odpowiednim czasie, morfologia powierzchni i zwilżalność powierzchni zmieniają się z superhydrofilowości na hydrofobowość, przy kącie zwilżania 126,8 stopnia. Co więcej, kąt zwilżania można zwiększyć do 133,6 stopnia poprzez dodatkową powłokę z samodzielnie montowanej monowarstwy. Po jej opracowaniu, technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się inżynierią powierzchni do badania funkcjonalności powierzchni i zmian morfologii wraz ze zjawiskiem samoorganizacji i właściwą obróbką powierzchni.Chociaż metoda ta może dostarczyć informacji na temat modyfikacji morfologii powierzchni i zwilżalności, może być również stosowana do innych zastosowań, takich jak tkanki za pomocą skalpela, filtrów środowiskowych, zakłócaczy katalizatora lub z rozproszoną optyką, ze względu na porowate struktury na większą skalę.

multiscale-structures-aggregated-imprinted-nanofibers-for-functional

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Opisano wydajne podejście do przygotowania nanowłókien udekorowanych grupami funkcyjnymi zdolnymi do specyficznych oddziaływań z białkami. Podejście to wymaga w pierwszej kolejności przygotowania polimeru funkcjonalizowanego odpowiednią grupą funkcyjną. Funkcjonalny polimer jest przekształcany w nanowłókna za pomocą elektroprzędzenia. Efektywność wiązania nanowłókien z białkiem jest badana za pomocą mikroskopii konfokalnej.

Procedura wytwarzania biofunkcjonalnych nanowłókien

Opisujemy technikę nanoformowania, która pozwala na tanie wzorowanie na nanoskali funkcjonalnych materiałów, stosów materiałów i całych urządzeń. Nanoformowanie może być wykonywane na dowolnym zestawie nanoimprintingu i może być stosowane do szerokiej gamy materiałów i procesów osadzania.

Nanoformowanie materiałów funkcjonalnych, wszechstronna metoda komplementarnej replikacji wzoru do nanoimprintingu

Dwa sąsiadujące ze sobą płyny przechodzące przez rowkowany kanał mikroprzepływowy mogą być skierowane tak, aby tworzyły osłonę wokół rdzenia prepolimerowego; określając w ten sposób zarówno kształt, jak i przekrój. Polimeryzacja inicjowana foto, taka jak chemia tiolowa, doskonale nadaje się do szybkiego zestalania płynu rdzeniowego w mikrofibrę o określonym rozmiarze i kształcie.

Mikroprzepływowa produkcja włókien polimerowych i biohybrydowych o wstępnie zaprojektowanym rozmiarze i kształcie

Opisano metodę otrzymywania nanowłókien i złożonych nanostruktur z pojedynczych lub wielu białek macierzy zewnątrzkomórkowej. Metoda ta wykorzystuje interakcje białko-powierzchnia do tworzenia wolnostojących materiałów na bazie białek o przestrajalnym składzie i architekturze do wykorzystania w różnych zastosowaniach inżynierii tkankowej i biotechnologii.

Nanowłókna i nanostruktury białkowe ECM zaprojektowane przy użyciu montażu inicjowanego powierzchniowo

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania elektroprzędzonych rusztowań z nanowłókien o stopniowanej organizacji włókien i badamy ich zastosowania w regulacji morfologii/orientacji komórek. Gradienty w odniesieniu do właściwości fizycznych i chemicznych rusztowań z nanowłókien oferują szeroką gamę zastosowań w dziedzinie biomedycyny.

Rusztowania z nanowłókien elektroprzędzonych z gradacją w organizacji włókien

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania swobodnie zawieszonych, mikronowych/submikronowych włókien polimerowych i "pajęczynowych" struktur generowanych przez automatyczną procedurę bezpośredniego zapisu za pomocą 3-osiowego systemu dozowania.

Zalecany bezpośredni zapis 3D zawieszonych struktur włókien w skali mikronowej/submikronowej za pomocą zrobotyzowanego systemu dozowania

Przedstawiono protokół wytwarzania dużego obszaru nanowzorzystego podłoża z małych form o nanowzorze do badania nanotopograficznej modulacji zachowania komórek.

Ekspandowanie nanowzorzystych substratów przy użyciu techniki ściegu do nanotopograficznej modulacji zachowania komórek

Opisano metody wytwarzania powierzchni do wzorzystego osadzania pędzli o grubości nanometrów lub usieciowanych warstw o grubości mikronów kopolimeru blokowego azlactonu. Omówiono krytyczne etapy eksperymentalne, reprezentatywne wyniki i ograniczenia każdej metody. Metody te są przydatne do tworzenia funkcjonalnych interfejsów z dostosowanymi cechami fizycznymi i przestrajalną reaktywnością powierzchni.

Wytwarzanie powierzchni reaktywnych za pomocą pędzlowych i usieciowanych warstw kopolimerów blokowych funkcjonalizowanych azlaktonem

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania gradientowych płytek nanowzorcowych za pomocą termicznego nanoimprintingu oraz metodę przesiewowego wykrywania odpowiedzi ludzkich komórek progenitorowych śródbłonka na nanostruktury. Dzięki zastosowaniu opisanej technologii możliwe jest wytworzenie rusztowania, które może manipulować zachowaniem komórki za pomocą bodźców fizycznych.

Wytwarzanie gradientowego nanowzoru za pomocą techniki nanoimprintingu termicznego i badanie przesiewowe odpowiedzi komórek tworzących kolonie śródbłonka

Tutaj opisujemy metody mikrofabrykacji pionowo ustawionych nanowłókien węglowych (VACNF), przenoszenia VACNFów na elastyczne podłoża i stosowania VACNFów zarówno na sztywnych, jak i elastycznych podłożach do roślin w celu dostarczania biomolekuł i barwników.

Stosowanie pionowo ustawionych układów nanowłókien węglowych na sztywnych lub elastycznych podłożach do dostarczania biomolekuł i barwników do roślin

Wkładki do hodowli tkankowych z plastikowymi membranami są złotym standardem w laboratoriach hodowli komórkowych jako przepuszczalne nośniki do tworzenia warstw komórkowych i modeli tkanek barierowych. W niniejszym artykule przedstawiamy prostą metodę zastąpienia plastikowej membrany bardziej biologicznie istotną membraną wykonaną z rekombinowanego funkcjonalizowanego białka pajęczej nici.

Nanowłóknista błona podstawna naśladująca wykonana z rekombinowanej, funkcjonalizowanej nici pajęczej w niestandardowych wkładkach do hodowli tkankowych

Poznaj metodę szybkiej produkcji wieloskalowych struktur nanomikro za pomocą filtrów tlenku glinu anodowanego i samoagregacji nanowłókien. Technika umożliwia tworzenie powierzchni o superhydrofilowości i modyfikowalnej zwilżalności.

Wieloskalowe struktury agregowane za pomocą nadrukowanych nanowłókien dla powierzchni funkcjonalnych

Przeglądaj więcej filmów