Name: Zwiększenie czułości miękkich pojemnościowych czujników ciśnienia przy użyciu techniki kontroli porowatości opartej na parowaniu rozpuszczalnika (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-24T14:40:00.000+00:00
Duration: 10 min 28 s
Description: Poznaj metodę zwiększania czułości miękkich czujników ciśnienia poprzez kontrolę porowatości warstwy dielektrycznej PDMS. Technika oparta na parowaniu rozpuszczalnika oferuje tanią i prostą alternatywę dla zaawansowanych procesów mikrofabrykacji.

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

Ta praca była wspierana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin w ramach Granta 62273304.

1. Produkcja miękkiego pojemnościowego czujnika ciśnienia z porowatą warstwą dielektryczną PDMS
<ol>
	<li>Wytwarzanie porowatej warstwy dielektrycznej PDMS
	<ol>
		<li>Przygotuj porowatą matrycę cukru/erytrytolu, wykonując poniższe czynności.
		<ol>
			<li>Cukier przefiltrować za pomocą sitek do próbek o oczkach 270 μm i 500 μm. Wybrać cukier o średnicy cząstek w zakresie 270-500 μm. 
			UWAGA: Dopuszczalna jest również większa lub mniejsza wielkość cząstek cukru, o ile jednorodność mieści się w granicach tolerancji. Średnica cząsteczki cukru wpłynie na wielkość porów porowatej warstwy PDMS wytworzonej w późniejszym etapie, ale nie określi całkowicie wielkości porów.</li>
			<li>Zmiel erytrytol (patrz Tabela materiałów) na proszek, aby zapewnić bardziej równomierne wymieszanie z cukrem.</li>
			<li>Odważyć pewną ilość przefiltrowanego cukru i erytrytolu w proszku o stosunku masowym 20:1. Wstrząśnij, aby równomiernie je wymieszać.</li>
			<li>Wlej mieszaninę cukru/erytrytolu do uzyskanej w handlu metalowej formy z cukrem/erytrytolem (patrz tabela materiałów). Dociśnij powierzchnię, aby wypełniacz był kompaktowy. 
			UWAGA: Aby zapewnić łatwe wyjęcie z formy w następnym kroku, warstwę folii Al można umieścić w formie przed cukrem/erytrytolem.</li>
			<li>Podgrzej formę z mieszaniną cukru i erytrytolu w piecu konwekcyjnym w temperaturze 135 °C przez 2 godziny, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 1A. Po schłodzeniu w temperaturze pokojowej wyjmij cukier w kawałkach (tj. porowaty szablon).</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Wykonaj warstwę dielektryczną PDMS o kontrolowanej porowatości.
		<ol>
			<li>Odważyć 5 g toluenu, 5 g zasady PDMS i 0,5 g utwardzacza PDMS (patrz tabela materiałów) w probówce wirówkowej (tj. stosunek masowy zasady PDMS/toluenu/utwardzacza wynosi 10:10:1). Równomiernie wymieszać roztwór. 
			UWAGA: Stosunek masowy roztworu bazowego PDMS do utwardzacza jest ustalony na 10:1, podczas gdy stosunek masowy PDMS do toluenu służy do kontrolowania porowatości warstwy dielektrycznej PDMS. Porowatość zmniejsza się wraz ze wzrostem frakcji PDMS. Minimalną porowatość uzyskuje się, gdy nie dodaje się toluenu.</li>
			<li>Odwirować roztwór o stężeniu 875 x g przez 30 s w temperaturze pokojowej w celu usunięcia pęcherzyków powietrza. 
			UWAGA: Jeśli objętość roztworu jest duża, roztwór można przygotować w zlewce. Obróbkę odśrodkową zastępuje odgazowanie próżniowe przez 15 minut.</li>
			<li>Umieścić kwadratową porowatą matrycę cukru/erytrytolu otrzymaną w kroku 1.1.1 na szalce Petriego. Włóż taśmę dwustronną jako przekładki pod czterema rogami, aby podnieść szablon z powierzchni szalki Petriego. 
			UWAGA: Szablon można również umieścić na płytce Si, ale ta metoda doprowadzi do powstania grubszej warstwy PDMS na interfejsie między szablonem a płytką Si, co może wpłynąć na wydajność czujnika.</li>
			<li>Wlej roztwór PDMS/toluenu na szablon i lekko pochyl szalkę Petriego, tak aby roztwór mógł całkowicie wypełnić wszystkie luki między cząstkami cukru, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 1B.</li>
			<li>Umieścić szalkę Petriego z porowatym szablonem wypełnionym roztworem PDMS/toluenu w eksykatorze próżniowym i odgazowywać przez 20 minut.</li>
			<li>Przenieść szalkę Petriego z eksykatora próżniowego do pieca w temperaturze 90 °C na 45 minut w celu odparowania toluenu i utwardzenia ciekłego PDMS.</li>
			<li>Zanurz utwardzony PDMS osadzony w porowatym szablonie w wodzie dejonizowanej (woda DI), jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 1C. Podgrzewać na gorącej płycie w temperaturze 140 °C, aż szablon cukru całkowicie się rozpuści. Oczyść porowaty PDMS wodą DI.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wytwarzanie elastycznych warstw elektrod w oparciu o ECPC
	<ol>
		<li>Zsyntetyzuj atrament ECPC.
		<ol>
			<li>Odważyć 0,16 g nanorurek węglowych (średnica: 10-20 nm, długość: 10-30 μm, patrz tabela materiałów) i 4 g toluenu w zlewce i mieszać magnetycznie z prędkością 250 obr./min przez 1,5 godziny. W międzyczasie odważyć 2 g zasady PDMS i 2 g toluenu do zlewki i mieszać magnetycznie z prędkością 200 obr./min przez 1 godzinę. Przykryj zlewkę folią uszczelniającą, mieszając, aby zapobiec parowaniu rozpuszczalnika.</li>
			<li>Wymieszać zawiesinę CNT/toluenu z roztworem zasady PDMS/toluenu i przykryć zlewkę folią uszczelniającą. Mieszać magnetycznie przy 250 obr./min przez 2 godziny.</li>
			<li>Do wymieszanego roztworu dodać 0,2 g utwardzacza PDMS. Mieszać magnetycznie w temperaturze 75 °C i 250 obr./min przez 1 godzinę. Odkryj zlewkę do odparowania rozpuszczalnika i stężenia zawiesiny podczas mieszania, jak pokazano na Rysunek 1D, E. 
			UWAGA: Czas mieszania i podgrzewania jest regulowany. Lepkość mieszaniny wzrasta wraz z czasem mieszania, co ułatwia następującą operację powlekania skrobanego. Jednak czas trwania nie powinien być zbyt długi, aby zapobiec utwardzeniu roztworu PDMS. Gdy mieszanina zostanie zagęszczona do lepkości dogodnej do skrobania powłoki, proces syntezy atramentu ECPC jest zakończony.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Zeskrob elektrody, wykonując poniższe czynności.
		<ol>
			<li>Zważyć toluen, bazę PDMS i utwardzacz PDMS w probówce wirówkowej o stosunku masowym 2:10:1. Równomiernie wymieszaj roztwór.</li>
			<li>Odwirować roztwór o stężeniu 875 x g przez 30 s w temperaturze pokojowej w celu usunięcia pęcherzyków powietrza.</li>
			<li>Wlej 1,3 g roztworu PDMS/toluenu do uzyskanej na rynku metalowej formy elektrody (patrz Tabela Materiałów) z wytłoczonym wzorem elektrody, jak pokazano na <silna klasa="xfig">Rysunek 1F. 
			UWAGA: Wytłoczony wzór na spodzie formy ma grubość 0,2 mm.</li>
			<li>Umieść formę w eksykatorze próżniowym i odgazowuj przez 10 minut.</li>
			<li>Utwardź PDMS w formie na gorącej płycie w temperaturze 90 °C przez 15 minut. Po schłodzeniu w temperaturze pokojowej oderwij wzorzystą folię PDMS.</li>
			<li>Przymocuj płaską stronę folii PDMS do płytki krzemowej (tj. odsłoń stronę z wzorem elektrody). Upewnij się, że między folią PDMS a płytką Si nie ma pęcherzyków powietrza.</li>
			<li>Zeskrob tusz ECPC przygotowany w kroku 1.2.1 do wzoru elektrody, jak pokazuje Rysunek 1G. Wyczyść nadmiar atramentu chusteczką bezpyłową nasączoną alkoholem izopropylowym (IPA).</li>
			<li>Utwardzać tusz ECPC na gorącej płycie w temperaturze 90 °C przez 15 minut.</li>
			<li>Powtórz kroki 1.2.2.3-1.2.2.8, aby wyprodukować zarówno górną, jak i dolną warstwę elektrody.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Klejenie i pakowanie miękkich czujników pojemnościowych
	<ol>
		<li>Przymocuj metalowy drut (patrz Tabela materiałów) do elektrody. Upuść srebrną farbę przewodzącą (patrz tabela materiałów) w miejscu połączenia, aby zapewnić dobrą przewodność, jak pokazano na <silna klasa = "xfig" > Rysunek 1H. Poczekaj, aż srebrna farba przewodząca wyschnie w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>Upuść ciekły roztwór PDMS przygotowany w kroku 1.2.2.1 na złącze, aby całkowicie uszczelnić wysuszoną farbę przewodzącą srebro. Utwardzać PDMS na gorącej płycie w temperaturze 90 °C przez 15 minut.</li>
		<li>Powtórz kroki 1.3.1-1.3.2, aby połączyć przewód zarówno dla górnej, jak i dolnej warstwy elektrody.</li>
		<li>Nałóż równomiernie cienką warstwę ciekłego PDMS przygotowanego w kroku 1.2.2.1 na folię elektrody jako warstwę adhezyjną do łączenia warstwy elektrody z warstwą dielektryczną.</li>
		<li>Umieść porowatą warstwę dielektryczną PDMS wykonaną w kroku 1.1.2 na warstwie elektrody.</li>
		<li>Utwardzić klej PDMS na płycie grzejnej w temperaturze 95 °C przez 10 minut. Umieścić szklaną szalkę Petriego na porowatym PDMS, aby zapewnić dobry kontakt między dwiema warstwami podczas ogrzewania.</li>
		<li>Powtórz krok 1.3.4 dla drugiej warstwy elektrody. Odwróć połączoną warstwę dielektryczną elektrody uzyskaną w kroku 1.3.6 i umieść ją na drugiej pojedynczej warstwie elektrody (tj. tak, aby porowata warstwa PDMS miała bezpośredni kontakt z warstwą elektrody). Upewnij się, że dwie elektrody są ściśle ustawione naprzeciwko siebie.</li>
		<li>Powtórz krok 1.3.6, aby zakończyć wiązanie między porowatą warstwą PDMS a drugą warstwą elektrody. 
		UWAGA: Ilustracja końcowego czujnika jest pokazana w Rysunek 1I. Ilustracje budowy i materiałów, z których wykonany jest czujnik, znajdują się na stronie Rysunek 1J.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Eksperymentalny proces charakterystyki wydajności czujnika
<ol>
	<li>Konfiguracja obciążenia krokowego i system akwizycji danych
	<ol>
		<li>Użyj wydrukowanego w 3D wgłębnika z obszarem załadunku będącym okręgiem o średnicy 2.5 cm do obciążenia ciśnieniowego (patrz Tabela materiałów) testowanego czujnika.</li>
		<li>Zamocuj wgłębnik na pionowym liniowym stoliku ruchomym sterowanym silnikiem krokowym (patrz Tabela materiałów) za pomocą standardowego czujnika ciśnienia ciągnięcia.</li>
		<li>Zmierz pojemność miękkiego pojemnościowego czujnika ciśnienia za pomocą miernika LCR, jednocześnie rejestrując standardowe dane dotyczące ciśnienia za pomocą urządzenia do akwizycji danych (DAQ). Podłącz zarówno miernik LCR, jak i DAQ do komputera z uruchomionym programem rejestrującym dane LabVIEW (patrz Tabela materiałów). 
		UWAGA: Ilustracje konfiguracji eksperymentalnej są pokazane w Rysunek 2. Pomiędzy wgłębnikiem a standardowym czujnikiem ciśnienia ciągnącego umieszczana jest sprężyna, która przekształca przemieszczenie pionowe liniowego stopnia ruchomego na ciśnienie obciążenia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Testowanie skuteczności wykrywania
	<ol>
		<li>Steruj silnikiem krokowym, aby napędzać wgłębnik do przesuwania się w dół w pionie o zaprogramowaną odległość. Zapisuj dane dotyczące pojemności i ciśnienia standardowego, zwiększając siłę obciążenia w tym samym odstępie czasu w każdym kolejnym cyklu obciążenia, aż ciśnienie obciążenia osiągnie 40 N (~80 kPa).</li>
		<li>Steruj silnikiem krokowym, aby napędzać wgłębnik tak, aby poruszał się w pionie o taką samą odległość, jak w ostatnim kroku. Zapisz dane dotyczące pojemności i standardowego ciśnienia po ustabilizowaniu się wgłębnika. Powtórz operację, zmniejszając siłę obciążenia w tym samym odstępie czasu; w każdym kolejnym cyklu załadunku ciśnienie obciążenia spada do 0 N.</li>
		<li>Steruj silnikiem krokowym, aby napędzać wgłębnik do przesuwania się w dół w pionie o zaprogramowaną odległość. Zapisz dane dotyczące pojemności i standardowego ciśnienia. Powtórz testy załadunku i rozładowania przez 2 500 cykli, rejestrując pojemność testowanego urządzenia (DUT) w funkcji standardowego odczytu ciśnienia.</li>
		<li>Kontroluj wgłębnik, aby szybko docisnął i pozostał stabilny przez kilka sekund przed powrotem do obciążenia 0 N. Powtórz to pięć razy i zapisz pojemność w funkcji czasu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Ozioko, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SensAct%3A+The+soft+and+squishy+tactile+Sensor+with+integrated+flexible+actuator%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Intelligent+Systems%22%5BJournal%5D)">SensAct: The soft and squishy tactile Sensor with integrated flexible actuator.</a> Advanced Intelligent Systems. 3 (3), 1900145(2021).</li>
<li>Qiu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+biomimetic+drosera+capensis+with+adaptive+decision-predation+behavior+based+on+multifunctional+sensing+and+fast+actuating+capability%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">A biomimetic drosera capensis with adaptive decision-predation behavior based on multifunctional sensing and fast actuating capability.</a> Advanced Functional Materials. 32 (13), 2110296(2021).</li>
<li>Ntagios, M., Nassar, H., Pullanchiyodan, A., Navaraj, W. T., Dahiya, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robotic+hands+with+intrinsic+tactile+sensing+via+3D+printed+soft+pressure+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Intelligent+Systems%22%5BJournal%5D)">Robotic hands with intrinsic tactile sensing via 3D printed soft pressure sensors.</a> Advanced Intelligent Systems. 2 (6), 1900080(2019).</li>
<li>Tang, Z., Jia, S., Zhou, C., Li, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Printing+of+highly+sensitive+and+large-measurement-range+flexible+pressure+sensors+with+a+positive+piezoresistive+effect%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">3D Printing of highly sensitive and large-measurement-range flexible pressure sensors with a positive piezoresistive effect.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (25), 28669-28680 (2020).</li>
<li>Dai, Y., Chen, J., Tian, W., Xu, L., Gao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+PVDF%2FAu%2FPEN+multifunctional+flexible+human-machine+interface+for+multidimensional+sensing+and+energy+harvesting+for+the+internet+of+things%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Sensors+Journal%22%5BJournal%5D)">A PVDF/Au/PEN multifunctional flexible human-machine interface for multidimensional sensing and energy harvesting for the internet of things.</a> IEEE Sensors Journal. 20 (14), 7556-7568 (2020).</li>
<li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+piezoelectric+pressure+sensor+based+on+polydopamine-modified+BaTiO3%2FPVDF+composite+film+for+human+motion+monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%3A+Physical%22%5BJournal%5D)">Flexible piezoelectric pressure sensor based on polydopamine-modified BaTiO3/PVDF composite film for human motion monitoring.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 301, 111789(2020).</li>
<li>Gao, Y. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wearable+microfluidic+diaphragm+pressure+sensor+for+health+and+tactile+touch+monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Wearable microfluidic diaphragm pressure sensor for health and tactile touch monitoring.</a> Advanced Materials. 29 (39), 1701985(2017).</li>
<li>Meng, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+weaving+constructed+self-powered+pressure+sensor+enabling+continuous+diagnosis+of+cardiovascular+disease+and+measurement+of+cuffless+blood+pressure%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Flexible weaving constructed self-powered pressure sensor enabling continuous diagnosis of cardiovascular disease and measurement of cuffless blood pressure.</a> Advanced Functional Materials. 29 (5), 180688(2019).</li>
<li>Yang, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microstructured+porous+pyramid-based+ultrahigh+sensitive+pressure+sensor+insensitive+to+strain+and+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Microstructured porous pyramid-based ultrahigh sensitive pressure sensor insensitive to strain and temperature.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (21), 19472-19480 (2019).</li>
<li>Chen, S., Zhuo, B., Guo, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large+area+one-step+facile+processing+of+microstructured+elastomeric+dielectric+film+for+high+sensitivity+and+durable+sensing+over+wide+pressure+range%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Large area one-step facile processing of microstructured elastomeric dielectric film for high sensitivity and durable sensing over wide pressure range.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (31), 20364-20370 (2016).</li>
<li>Ding, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+the+pore+size+on+the+sensitivity+of+flexible+and+wearable+pressure+sensors+based+on+porous+Ecoflex+dielectric+layers%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Research+Express%22%5BJournal%5D)">Influence of the pore size on the sensitivity of flexible and wearable pressure sensors based on porous Ecoflex dielectric layers.</a> Materials Research Express. 6 (6), 066304(2019).</li>
<li>Yoon, J. I., Choi, K. S., Chang, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+means+of+fabricating+microporous+structures+for+the+dielectric+layers+of+capacitive+pressure+sensor%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectronic+Engineering%22%5BJournal%5D)">A novel means of fabricating microporous structures for the dielectric layers of capacitive pressure sensor.</a> Microelectronic Engineering. 179, 60-66 (2017).</li>
<li>Wang, J., Li, L., Zhang, L., Zhang, P., Pu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+capacitive+pressure+sensors+with+micro-patterned+porous+dielectric+layer+for+wearable+electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">Flexible capacitive pressure sensors with micro-patterned porous dielectric layer for wearable electronics.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 32 (3), 034003(2022).</li>
<li>Mannsfeld, S. C. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+sensitive+flexible+pressure+sensors+with+microstructured+rubber+dielectric+layers%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Highly sensitive flexible pressure sensors with microstructured rubber dielectric layers.</a> Nature Materials. 9 (10), 859-864 (2010).</li>
<li>Wan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+highly+sensitive+flexible+capacitive+tactile+sensor+with+sparse+and+high-aspect-ratio+microstructures%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Electronic+Materials%22%5BJournal%5D)">A highly sensitive flexible capacitive tactile sensor with sparse and high-aspect-ratio microstructures.</a> Advanced Electronic Materials. 4 (4), 1700586(2018).</li>
<li>Kwon, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+sensitive%2C+flexible%2C+and+wearable+pressure+sensor+based+on+a+giant+piezocapacitive+effect+of+three-dimensional+microporous+elastomeric+dielectric+layer%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Highly sensitive, flexible, and wearable pressure sensor based on a giant piezocapacitive effect of three-dimensional microporous elastomeric dielectric layer.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (26), 16922-16931 (2016).</li>
<li>Li, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+porous+and+air+gap+elastomeric+dielectric+layer+for+wearable+capacitive+pressure+sensor+with+high+sensitivity+and+a+wide+detection+range%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">A porous and air gap elastomeric dielectric layer for wearable capacitive pressure sensor with high sensitivity and a wide detection range.</a> Journal of Materials Chemistry C. 8 (33), 11468-11476 (2020).</li>
<li>Kim, J. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+ordered+3D+microstructure-based+electronic+skin+capable+of+differentiating+pressure%2C+temperature%2C+and+proximity%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Highly ordered 3D microstructure-based electronic skin capable of differentiating pressure, temperature, and proximity.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (1), 1503-1511 (2019).</li>
<li>Lo, L. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+soft+sponge+sensor+for+multimodal+sensing+and+distinguishing+of+pressure%2C+strain%2C+and+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">A soft sponge sensor for multimodal sensing and distinguishing of pressure, strain, and temperature.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 14 (7), 9570-9578 (2022).</li>
<li>Hwang, J., Kim, Y., Yang, H., Oh, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+hierarchically+porous+structured+PDMS+composites+and+their+application+as+a+flexible+capacitive+pressure+sensor%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+B%3A+Engineering%22%5BJournal%5D)">Fabrication of hierarchically porous structured PDMS composites and their application as a flexible capacitive pressure sensor.</a> Composites Part B: Engineering. 211, 108607(2021).</li>
<li>Jung, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Linearly+sensitive+pressure+sensor+based+on+a+porous+multistacked+composite+structure+with+controlled+mechanical+and+electrical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Linearly sensitive pressure sensor based on a porous multistacked composite structure with controlled mechanical and electrical properties.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 13 (24), 28975-28984 (2021).</li>
<li>Choi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synergetic+effect+of+porous+elastomer+and+percolation+of+carbon+nanotube+filler+toward+high+performance+capacitive+pressure+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Synergetic effect of porous elastomer and percolation of carbon nanotube filler toward high performance capacitive pressure sensors.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (1), 1698-1706 (2020).</li>
<li>Choi, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+polydimethylsiloxane+%28PDMS%29+sponge+for+the+selective+absorption+of+oil+from+water%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">A polydimethylsiloxane (PDMS) sponge for the selective absorption of oil from water.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 3 (12), 4552-4556 (2011).</li>
<li>Rinaldi, A., Tamburrano, A., Fortunato, M., Sarto, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+flexible+and+highly+sensitive+pressure+sensor+based+on+a+PDMS+foam+coated+with+graphene+nanoplatelets%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">A flexible and highly sensitive pressure sensor based on a PDMS foam coated with graphene nanoplatelets.</a> Sensors. 16 (12), 2148(2016).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

W niniejszej pracy zaproponowano prostą metodę opartą na odparowywaniu rozpuszczalnika w celu kontrolowania porowatości, a szereg wyników eksperymentalnych dowiódł jej wykonalności. Chociaż porowata struktura jest szeroko stosowana w elastycznym pojemnościowym czujniku ciśnienia, kontrola porowatości nadal wymaga dalszej optymalizacji. W przeciwieństwie do istniejących metod zmiany wielkości cząstek PFA 11,12,13,18,19 i stosunku substratu polimerowego do PFA <su...

W ostatnich latach elastyczne czujniki ciśnienia przyciągają uwagę ze względu na ich nieodzowne zastosowanie w miękkiej robotyce1,2,3, interfejsy haptyczne "człowiek-maszyna"4,5, oraz monitorowanie zdrowia6,7,8. Ogólnie rzecz biorąc, mechanizmy wykrywania ciśnienia obejmują piezorresistive1,4,7, piezoelectric2,6, capacitive2,3,9,10,11,12,13 oraz triboelectric8 czujników. Wśród nich pojemnościowe czujniki ciśnienia wyróżniają się jako jedna z najbardziej obiecujących metod wykrywania dotykowego ze względu na ich wysoką czułość, dolną granicę wykrywalności (LOD) itp.
Dla lepszej wydajności wykrywania, różne mikrostruktury, takie jak mikropiramidy2,9,14, mikrofilary15, oraz mikropory9,10,11,12,13,16,17 zostały wprowadzone do elastycznych pojemnościowych czujników ciśnienia, a metody produkcji zostały również zoptymalizowane, aby jeszcze bardziej poprawić wydajność wykrywania takich konstrukcji. Jednak większość z tych konstrukcji wymaga zaawansowanych urządzeń do mikrofabrykacji, co znacznie zwiększa koszty produkcji i trudności operacyjne. Na przykład, jako najczęściej stosowana mikrostruktura w miękkich czujnikach ciśnienia, mikropiramidy opierają się na litograficznie zdefiniowanych i wytrawionych na mokro płytkach Si jako szablonie formowania, co wymaga precyzyjnego sprzętu i ścisłego środowiska w pomieszczeniu czystym9,14. Dlatego ostatnio coraz większą uwagę przyciągają struktury mikroporowe (struktury porowate), które można wytworzyć za pomocą prostych procesów produkcyjnych i przy użyciu tanich surowców przy zachowaniu wysokiej wydajności wykrywania9,10,11,12,13,16,17. Zostanie to omówione, wraz z wadami zmiany PFA i jego ilości, jako motywacja do stosowania naszej metody kontroli frakcji.
Tutaj, ta praca proponuje prostą i tanią metodę opartą na technice odparowywania rozpuszczalnika do produkcji porowatego, elastycznego pojemnościowego czujnika ciśnienia o kontrolowanej porowatości. Cały proces produkcyjny obejmuje wytwarzanie porowatej warstwy dielektrycznej PDMS, powłokę skrobającą elektrod oraz łączenie trzech warstw funkcjonalnych. W szczególności praca ta w innowacyjny sposób wykorzystuje mieszany roztwór PDMS / toluenu o określonym stosunku masowym do wytworzenia porowatej warstwy dielektrycznej PDMS na podstawie szablonu mieszaniny cukru i erytrytolu. Tymczasem jednolita wielkość cząstek PFA zapewnia jednolitą morfologię i rozmieszczenie porów; w ten sposób porowatość można kontrolować, zmieniając stosunek masowy PDMS do toluenu. Wyniki eksperymentalne pokazują, że czułość proponowanego czujnika ciśnienia można zwiększyć ponad dwukrotnie poprzez zwiększenie stosunku masy PDMS do toluenu z 1:8 do 1:1. Różnice w grubości ścianek mikroporów spowodowane różnymi stosunkami masowymi PDMS do toluenu są również potwierdzone na obrazach z mikroskopu optycznego. Zoptymalizowany miękki pojemnościowy czujnik ciśnienia wykazuje wysoką wydajność wykrywania z czułością i czasem reakcji wynoszącymi odpowiednio 3,47% kPa-1 i 0,2 s. Ta metoda pozwala na szybkie, tanie i łatwe w obsłudze wytwarzanie porowatej warstwy dielektrycznej o kontrolowanej porowatości.

<table><tbody><tr><td>Drukarka 3D</td><td>Zhejiang Qidi Technology Co., Ltd</td><td>X-MAX</td><td></td></tr><tr><td>Druk 3D metarials</td><td>Zhejiang Qidi Technology Co., Ltd</td><td>Filament do druku 3D PLA 1,75 mm</td><td></td></tr><tr><td>Nanorurki węglowe (CNT)</td><td>XFNANO</td><td>XFM13</td><td></td></tr><tr><td>Akwizycja danych (DAQ)</td><td>National Instruments</td><td>USB6002</td><td></td></tr><tr><td>Taśma dwustronna</td><td>Minnesota Mining i Produkcja (3M)</td><td>3M VHB 4910</td><td></td></tr><tr><td>Metalowa forma elektrody</td> o grubości 1 mm <td>Guangdong Shunde Molarobot Co., Ltd</td><td></td><td>Ta metalowa forma to okrągła metalowa płyta z płaskim dnem, okrągłym rowkiem i wytłoczonym wzorem elektrody o grubości 0,2 mm w środku rowka.</td></tr><tr><td>Erytrytol</td><td>Shandong Sanyuan Biotechnology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alkohol izopropylowy (IPA)</td><td>Odczynnik chemiczny Sinopharm Co., Ltd</td><td>80109218</td><td></td></tr><tr><td>LabVIEW</td><td>National Instruments</td> Miernik LCR <td>LabVIEW 2019</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Keysight</td><td>EA4980AL</td><td></td></tr><tr><td>Drut metalowy</td><td>Hangzhou Hongtong WIRE& CABLE Co., Sp. z o.o.</td><td>Mikroskop 2UEW/155</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Aosvi</td><td>T2-3M180</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie do modelowania numerycznego</td><td>COMSOL</td><td>COMSOL Multiphysics 5.6</td><td></td></tr><tr><td>Polidimetylosiloksan (PDMS)</td> <td>Dow Chemical Company</td><td>SYLGAR 184 Zestaw elastomerów silikonowych</td><td>Dwie części (baza i utwardzacz)</td></tr> <tr><td>Folia uszczelniająca</td><td>Corning</td><td>PM-996</td><td>parafilm</td></tr><tr><td>Wafel</td> <td>SiSuzhou Crystal Silicon Elektronika i Technology Co., Ltd</td><td>ZK20220416-03</td><td>Średnica (mm): 50,8 +/- 0,3 Typ / orientacja: P / 100 Grubość (&mikro; m): 525 +/- 25</td></tr><tr><td>Srebrna farba przewodząca</td><td>Mikroskopia elektronowa Nauki</td><td>12686-15</td><td></td></tr><tr><td>Silnik krokowy</td><td>BEIJING HAI JIE JIA CHUANG Technology Co., Ltd</td><td>57H B56L4-30DB</td><td></td></tr><tr><td>Szablon cukru / erytrytolu</td> metalowa forma <td>Guangdong Shunde Molarobot Co., Ltd</td><td></td><td>Ta metalowa forma to kwadratowa metalowa płyta o grubości 5 mm z płaskim dnem kwadratowym rowkiem o głębokości 2,5 mm.</td></tr><tr><td>Toluen</td><td>Sinopharm odczynnik chemiczny Co., Ltd</td><td>10022819</td><td></td></tr></tbody></table>

zwiększenie czułości miękkich pojemnościowych czujników ciśnienia przy użyciu techniki kontroli porowatości opartej na parowaniu rozpuszczalnika

Sensitivity Enhancement of Soft Capacitive Pressure Sensors Using a Solvent Evaporation-Based Porosity Control Technique

Miękkie czujniki nacisku odgrywają znaczącą rolę w rozwijaniu wrażeń dotykowych "człowiek-maszyna" w miękkiej robotyce i interfejsach dotykowych. W szczególności czujniki pojemnościowe z mikrostrukturalnymi matrycami polimerowymi zostały zbadane ze znacznym wysiłkiem ze względu na ich wysoką czułość, szeroki zakres liniowości i szybki czas reakcji. Jednak poprawa wydajności wykrywania często zależy od projektu konstrukcyjnego warstwy dielektrycznej, który wymaga zaawansowanych urządzeń do mikrowytwarzania. W tym artykule opisano prostą i tanią metodę wytwarzania porowatych pojemnościowych czujników ciśnienia o zwiększonej czułości przy użyciu metody opartej na parowaniu rozpuszczalnika w celu dostrojenia porowatości. Czujnik składa się z porowatej warstwy dielektrycznej z polidimetylosiloksanu (PDMS) połączonej z górną i dolną elektrodą wykonaną z elastycznych przewodzących kompozytów polimerowych (ECPC). Elektrody przygotowano za pomocą skrobania nanorurek węglowych (CNT) domieszkowanych zawiesiną przewodzącą PDMS w foliach PDMS o wzorze formy. Aby zoptymalizować porowatość warstwy dielektrycznej w celu zwiększenia wydajności wykrywania, roztwór PDMS rozcieńczono toluenem o różnych frakcjach masowych zamiast filtrować lub mielić środek tworzący pory cukrowe (PFA) do różnych rozmiarów. Odparowanie rozpuszczalnika toluenowego umożliwiło szybkie wytworzenie porowatej warstwy dielektrycznej o kontrolowanej porowatości. Potwierdzono, że czułość może być zwiększona dwukrotnie, gdy stosunek toluenu do PDMS zostanie zwiększony z 1:8 do 1:1. Badania zaproponowane w niniejszej pracy umożliwiają tanią metodę wytwarzania w pełni zintegrowanych bionicznych miękkich chwytaków robotycznych z miękkimi mechanoreceptorami sensorycznymi o regulowanych parametrach sensorycznych.

Fotografia aglomerowanego porowatego szablonu z cukru/erytrytolu przedstawiona jest na Ryc. 3A. Ryc. 3B przedstawia elastyczną warstwę elektrody z naniesionym metodą scrape-coating wzorem ECPCs. Ryc. 3C przedstawia miękki pojemnościowy czujnik ciśnienia z porowatą warstwą dielektryczną wykonaną zaproponowaną metodą. Wykonano cztery porowate warstwy dielektryczne z PDMS na podstawie roztworów PDMS/toluen o różnych s...

Przedstawiono prostą i opłacalną metodę wytwarzania opartą na technice odparowywania rozpuszczalnika, która optymalizuje wydajność miękkiego pojemnościowego czujnika ciśnienia, co jest możliwe dzięki kontroli porowatości w warstwie dielektrycznej przy użyciu różnych stosunków masowych roztworu PDMS / toluenu.

Zwiększenie czułości miękkich pojemnościowych czujników ciśnienia przy użyciu techniki kontroli porowatości opartej na parowaniu rozpuszczalnika

Soft pressure sensors play a significant role in developing &#34;man-machine&#34; tactile sensation in soft robotics and haptic interfaces. Specifically, ...

Zaproponowaliśmy nową metodę wytwarzania elastycznego czujnika ciśnienia konkurencyjnego o kontrolowanej wydajności. Osiąga się to poprzez dostosowanie frakcji masowej rozpuszczalnika w celu kontrolowania porowatości warstwy dielektrycznej. Optymalizacja konkurencyjnego czujnika ciśnienia odbywa się za pomocą ekonomicznej i łatwej metody obsługi, która pozwala uniknąć korzystania z zaawansowanych urządzeń do mikroprodukcji.Aby wytworzyć porowatą warstwę dielektryczną PDMS, należy zważyć przefiltrowany cukier i erytrytol w proszku o stosunku masowym 20 do 1 i równomiernie wymieszać przez wstrząsanie. Wlej mieszaninę do uzyskanej komercyjnie metalowej formy z erytrytolem cukrowym i dociśnij powierzchnię, aby wypełniacz był zwarty. Podgrzej mieszaninę w piecu konwekcyjnym w temperaturze 135 stopni Celsjusza przez dwie godziny.Po podgrzaniu pozwól mieszaninie ostygnąć w temperaturze pokojowej przed wyjęciem cukru w kawałkach. Aby wytworzyć warstwę dielektryczną PDMS o kontrolowanej porowatości, zważ pięć gramów toluenu, pięć gramów zasady PDMS i 0,5 grama utwardzacza PDM w probówce wirówkowej i równomiernie wymieszaj roztwór. Odwiruj roztwór o temperaturze 875G przez 30 sekund w temperaturze pokojowej, aby usunąć pęcherzyki powietrza.Umieść kwadratowy porowaty szablon z cukrem i erytrytolem na szalce Petriego. Włóż taśmę dwustronną jako przekładki pod czterema rogami, aby podnieść szablon z powierzchni szalki Petriego. Wlej roztwór toluenu PDMS do szablonu i lekko pochyl naczynie, aby wypełnić wszystkie szczeliny między cząsteczkami cukru.Następnie umieść naczynie w eksykatorze próżniowym i odgazowuj przez 20 minut. Po odgazowaniu przenieść naczynie z eksykatora do piekarnika w temperaturze 90 stopni Celsjusza na 45 minut w celu odparowania toluenu i utwardzenia płynnego PDMS. Następnie zanurz utwardzony PDMS osadzony w porowatym szablonie w wodzie dejonizowanej.Podgrzej na gorącej płycie w temperaturze 140 stopni Celsjusza, aż szablon cukru całkowicie się rozpuści i wyczyść porowaty PDMS wodą dejonizowaną. Aby wytworzyć elastyczne warstwy elektrod oparte na ECPC, najpierw zsyntetyzuj tusz ECPC, ważąc 0,16 grama nanorurek węglowych lub CNT i czterech gramów toluenu w zlewce. Przykryj zlewkę folią uszczelniającą, aby zapobiec parowaniu rozpuszczalnika i mieszaj magnetycznie przy 250 obr./min przez 90 minut.Zważyć dwa gramy zasady PDMS i dwa gramy toluenu w zlewce i umieścić na mieszadle magnetycznym z prędkością 200 obr./min na jedną godzinę. Po przygotowaniu obu roztworów zmieszać zawiesinę toluenu CNT z roztworem toluenu na bazie PDMS i przykryć zlewkę folią uszczelniającą. Mieszaj magnetycznie z prędkością 250 obr./min przez dwie godziny.Po wymieszaniu odsłoń zlewkę i dodaj 0,2 grama utwardzacza PDMS do wymieszanego roztworu. Mieszaj magnetycznie w temperaturze 75 stopni Celsjusza i 250 obr./min przez godzinę. Aby zeskrobać elektrody, zważ toluen, bazę PDMS i utwardzacz PDMS w probówce wirówkowej o stosunku masowym 2 do 10 do 1 i równomiernie wymieszaj roztwór.Następnie odwiruj roztwór o temperaturze 875G przez 30 sekund w temperaturze pokojowej, aby usunąć pęcherzyki powietrza. Wlej 1,3 grama roztworu toluenu PDMS do uzyskanej w handlu metalowej formy elektrody z wytłoczonym wzorem elektrody. Umieść formę w eksykatorze próżniowym i odgazowuj przez 10 minut.Następnie utwardź PDMS w formie na gorącej płycie w temperaturze 90 stopni Celsjusza przez 15 minut. Po schłodzeniu w temperaturze pokojowej zdejmij wzorzystą folię PDMS. Przymocuj płaską stronę folii PDMS do płytki silikonowej.Zeskrob atrament ECPC we wzór elektrody. Utwardź tusz ECPC na gorącej płycie w temperaturze 90 stopni Celsjusza przez 15 minut. W celu sklejenia i zapakowania miękkich czujników pojemnościowych należy przymocować metalowy drut do elektrody.Upuść srebrną farbę przewodzącą w miejscu połączenia, aby uzyskać dobrą przewodność i poczekaj, aż srebrna farba przewodząca wyschnie. Upuść roztwór PDMS na połączenie, aby całkowicie uszczelnić wysuszoną srebrną farbę przewodzącą. Utwardź PDMS na gorącej płycie w temperaturze 90 stopni Celsjusza przez 15 minut.Po utwardzeniu powtórz kroki, aby połączyć drut dla górnej i dolnej warstwy elektrody. Nałóż cienką warstwę PDMS równomiernie na folię elektrody jako warstwę adhezyjną do łączenia elektrody z warstwami dielektrycznymi. Następnie umieść porowatą warstwę dielektryczną PDMS wytworzoną na warstwie elektrody.Klej PDMS utwardzamy w temperaturze 95 stopni Celsjusza przez 10 minut. Umieść szklaną szalkę Petriego na porowatym PDMS, aby zapewnić dobry kontakt między dwiema warstwami podczas ogrzewania. Nałóż cienką warstwę PDMS równomiernie na drugą warstwę elektrody.Następnie odwróć warstwę dielektryczną połączonej elektrody i umieść ją na drugiej warstwie pojedynczej elektrody. Po wyrównaniu dwóch elektrod zakończ wiązanie między porowatą warstwą PDMS a drugą warstwą elektrody. W celu przetestowania wydajności wykrywania, steruj silnikiem krokowym, aby napędzał indentor tak, aby przesuwał się w dół w pionie o zaprogramowaną odległość.Zapisz dane dotyczące pojemności i ciśnienia standardowego, zwiększając siłę obciążenia w tym samym odstępie czasu w każdym kolejnym cyklu ładowania, aż ciśnienie obciążenia osiągnie 40 niutonów. Ponownie steruj silnikiem krokowym i zapisz dane dotyczące pojemności i standardowego ciśnienia. Powtórz testy załadunku i rozładunku przez 2 500 cykli, rejestrując pojemność testowanego urządzenia w funkcji standardowego odczytu ciśnienia.Kontroluj indentor, aby szybko docisnął i pozostał stabilny przez kilka sekund, zanim powróci do zerowego obciążenia Newtona. Powtórz tę procedurę pięć razy i zapisz pojemność w funkcji czasu. Obrazy mikroskopu optycznego porowatych warstw dielektrycznych PDMS wytworzonych przy użyciu różnych stosunków masowych toluenu PDMS wykazały, że grubość ścianki porów zmniejszała się wraz ze wzrostem stosunku masy roztworu toluenu PDMS.Analiza symulacyjna wykazała, że wyższa porowatość przyczyniła się do większego odkształcenia ściskającego, z lepszą liniowością przy tym samym przyłożonym ciśnieniu ściskania. Krzywa odpowiedzi na ciśnienie pojemnościowe czujników z porowatymi warstwami dielektrycznymi PDMS o różnych stosunkach masowych toluenu PDMS wykazywała różną czułość. W zakresie obciążenia ciśnieniowego od 0 do 10 kilopaskali czujnik ze stosunkiem masowym toluenu PDMS jeden do jednego wykazywał dwukrotnie wyższą czułość niż czujnik o stosunku masowym toluenu 8 do 1 PDMS.Pod wpływem zwiększonego ciśnienia pory warstwy dielektrycznej stopniowo zmniejszały się, zmniejszając czułość, aż osiągnęły ten sam poziom dla wszystkich porowatości. Pokazano reakcję pojemnościową na pięć kolejnych prób obciążenia i rozładowania przy tym samym ciśnieniu obciążenia 10 kilopaskalach. Stwierdzono, że czas odpowiedzi ładowania wynosi 0,2 sekundy.Cykliczne testy wykazały, że fabrycznie wykonany miękki czujnik pojemnościowy ma doskonałą powtarzalność po 2 500 cyklach. Porowatość warstwy dielektrycznej PDMS będzie się zmniejszać wraz ze wzrostem stosunku masowego toluenu PDMS, co wpłynie na wydajność czujnika.

sensitivity-enhancement-soft-capacitive-pressure-sensors-using

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Ta praca przedstawia prostą i wizualną metodę wykrywania polimorfizmów wielonukleotydowych na pneumatycznej platformie do manipulacji kropelkami. Dzięki proponowanej metodzie cały eksperyment, w tym manipulacja kropelkami i wykrywanie polimorfizmów wielonukleotydowych, może być przeprowadzony w temperaturze około 23 °C bez pomocy zaawansowanych urządzeń.

Wizualna detekcja kolorymetryczna polimorfizmów wielonukleotydowych na pneumatycznej platformie do manipulacji kropelkami

Ten artykuł przedstawia oparte na impedancji urządzenie do wykrywania szybkości parowania roztworów. Oferuje wyraźne zalety w porównaniu z konwencjonalnym podejściem do odchudzania: szybka reakcja, wykrywanie o wysokiej czułości, wymóg małej próbki, wielokrotne pomiary próbek i łatwy demontaż w celu czyszczenia i ponownego użycia.

Wysokowydajna platforma oparta na impedancji do wykrywania szybkości parowania

Celem tej procedury jest łatwe i szybkie wyprodukowanie urządzenia mikroprzepływowego z dostosowywalną geometrią i odpornością na pęcznienie przez płyny organiczne do badań nad odzyskiwaniem oleju. Najpierw generowana jest forma z polidimetylosiloksanu, a następnie wykorzystywana do odlewania urządzenia na bazie żywicy epoksydowej. Przedstawiono reprezentatywne badanie przemieszczenia.

Urządzenia mikroprzepływowe do charakteryzowania procesów zdarzeń w skali porów w ośrodkach porowatych do zastosowań związanych z odzyskiwaniem oleju

Tutaj prezentujemy protokół wykrywania i kwantyfikacji nisko obfitych cząsteczek w złożonych roztworach za pomocą imprintingu molekularnego w połączeniu z biosensorem pojemnościowym.

Ultraczułe wykrywanie biomarkerów za pomocą biosensora pojemnościowego opartego na imprintingu molekularnym

Ten artykuł opisuje protokół wraz z analizą porównawczą dwóch technik wytwarzania mikroprzepływowego, a mianowicie fotolitografii/trawienia na mokro/termicznego łączenia oraz selektywnego trawienia indukowanego laserem (SLE), które są odpowiednie dla warunków wysokiego ciśnienia. Techniki te stanowią platformy umożliwiające bezpośrednią obserwację przepływu płynów w zastępczych ośrodkach przepuszczalnych i systemach szczelinowych w warunkach złożowych.

Techniki wytwarzania mikroprzepływowego do wysokociśnieniowych prób transportu nadkrytycznej piany CO2 w mikroskali w pękniętych zbiornikach niekonwencjonalnych

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania urządzenia opartego na tranzystorze polowym z modulacją ładunku organicznego (OCMFET) do łączenia komórkowego in vitro. Urządzenie, zwane macierzą micro OCMFET, jest elastycznym, tanim i niereferencyjnym urządzeniem, które umożliwi monitorowanie aktywności elektrycznej i metabolicznej elektroaktywnych kultur komórkowych.

In vitro Wieloparametryczna analiza komórkowa za pomocą mikroorganicznych matryc tranzystorów polowych z modulacją ładunku

Ten protokół opisuje techniki mikrofabrykacji wymagane do zbudowania urządzenia do elektroporacji mikroprzepływowej typu lab-on-a-chip. Konfiguracja eksperymentalna wykonuje kontrolowane transfekcje na poziomie pojedynczej komórki w ciągłym przepływie i może być rozszerzona do wyższych przepustowości dzięki kontroli populacyjnej. Przedstawiono analizę pokazującą możliwość elektrycznego monitorowania stopnia przepuszczalności błony komórkowej w czasie rzeczywistym.

Wytwarzanie i działanie systemu mikroelektroporacji o ciągłym przepływie z detekcją przepuszczalności

Przedstawiona tutaj jest metoda mechanicznego fenotypowania pojedynczych komórek za pomocą opartej na elektronice platformy mikroprzepływowej zwanej mechano-node-pore sensing (mechano-NPS). Platforma ta utrzymuje umiarkowaną przepustowość 1-10 komórek/s, mierząc zarówno elastyczne, jak i lepkie właściwości biofizyczne komórek.

Mechano-Node-Pore Sensing: szybka, niewymagająca oznaczeń platforma do wieloparametrowych pomiarów lepkosprężystych pojedynczych komórek

Elastyczne elektrody mają szeroki zakres zastosowań w miękkiej robotyce i elektronice do noszenia. Obecny protokół demonstruje nową strategię wytwarzania wysoce rozciągliwych elektrod o wysokiej rozdzielczości za pomocą litograficznie zdefiniowanych kanałów mikroprzepływowych, co toruje drogę dla przyszłych wysokowydajnych miękkich czujników ciśnienia.

Miękkie elektrody oparte na kanałach mikroprzepływowych i ich zastosowanie w pojemnościowym czujniku ciśnienia

Laserowo podgrzewane diamentowe kowadełko w połączeniu z technikami mikrodyfrakcji synchrotronowej pozwala badaczom badać naturę i właściwości nowych faz materii w ekstremalnych warunkach ciśnienia i temperatury (PT). Próbki heterogeniczne można scharakteryzować in situ pod wysokim ciśnieniem za pomocą mapowania 2D i połączonych metod dyfrakcji proszkowej, monokrystalicznej i wieloziarnistej.

Synteza i mikrodyfrakcja w ekstremalnych ciśnieniach i temperaturach

Poznaj metodę zwiększania czułości miękkich czujników ciśnienia poprzez kontrolę porowatości warstwy dielektrycznej PDMS. Technika oparta na parowaniu rozpuszczalnika oferuje tanią i prostą alternatywę dla zaawansowanych procesów mikrofabrykacji.

Zwiększenie czułości miękkich pojemnościowych czujników ciśnienia przy użyciu techniki kontroli porowatości opartej na parowaniu rozpuszczalnika (Wideo) | JoVE Journal

Zwiększenie czułości miękkich pojemnościowych czujników ciśnienia przy użyciu techniki kontroli porowatości opartej na parowaniu rozpuszczalnika

Przeglądaj więcej filmów