Este protocolo descreve um método para gravar textos, padrões e imagens na superfície de monólitos de aerogel de sílica em forma nativa e tingida e montar os aerogels em desenhos de mosaicos.
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Artigo de método
Aerogel de sílica esteticamente aprimorado via incorporação de gravura a laser e corantes
Neste artigo
Resumo
Resumo
Um procedimento para aumentar esteticamente os monólitos de aerogel de sílica por gravura a laser e incorporação de corantes é descrito neste manuscrito. Utilizando um método de extração supercrítica rápida, o monólito de aerogel de sílica grande (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) pode ser fabricado em cerca de 10 h. Corantes incorporados na mistura precursora resultam em aerogel amarelo, rosa e laranja. Texto, padrões e imagens podem ser gravados na superfície (ou superfícies) do monólito do aerogel sem danificar a estrutura a granel. O gravador a laser pode ser usado para cortar formas do aerogel e formar mosaicos coloridos.
Introdução
O aerogel de sílica é um material nanoporoso, de alta superfície, material isolante acústico com baixa condutividade térmica que pode ser usado em uma variedade de aplicações desde a coleta de poeira espacial até o material de isolamento de construção1,2. Quando fabricados em forma monolítica, os aerogéis de sílica são translúcidos e podem ser usados para fazer janelas altamente isolantes3,4,5.
Recentemente, demonstramos que é possível alterar a aparência de um aerogel de sílica gravando ou....
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Protocolo
Óculos de segurança ou óculos devem ser usados ao preparar as soluções precursoras do aerogel, trabalhando com a prensa quente e usando o sistema de gravura a laser. Luvas de laboratório devem ser usadas na limpeza e preparo do molde, preparando a solução de reagente químico, despejando a solução no molde na prensa quente e manuseando o aerogel. Leia as Folhas de Dados de Segurança (SDS) para todos os produtos químicos, incluindo solventes, antes de trabalhar com eles. A ortosilicato de tetramotila (TMOS), metanol e amônia concentrada, e as soluções que contenham esses reagentes, devem ser manuseadas dentro de um capô de fumaça. Os corantes podem ser tóxicos e/ou canc....
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Resultados
Este protocolo pode ser empregado para preparar uma grande variedade de monólitos de aerogel esteticamente agradáveis para aplicações, incluindo, mas não se limitando a, arte e design de edifício sustentável. A inclusão na mistura precursora das pequenas quantidades de corante aqui empregadas só é observada para impactar a cor do monólito aerogel resultante; mudanças em outras propriedades ópticas ou estruturais não são observadas.
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Discussão
Este protocolo demonstra como a gravura a laser e a inclusão de corantes podem ser empregadas para preparar materiais aerogel esteticamente agradáveis.
Fazer monólitos de aerogel grandes (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) requer uma preparação adequada do molde através da lixamento, limpeza e aplicação de graxa para evitar que o aerogel grude no molde e as principais rachaduras se formam. As partes do molde em contato direto com a solução precursora/em breve a ser formada aerogel são as mais críticas. R.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Os autores gostariam de reconhecer o Union College Faculty Research Fund, o programa Student Research Grant e o programa de pesquisa de graduação de verão para apoio financeiro do projeto. Os autores também gostariam de reconhecer Joana Santos pelo design do molde de três peças, Chris Avanessian para a sem imagem, Ronald Tocci por gravar na superfície curva do aerogel, e Dr. Ioannis Michaloudis pela inspiração e trabalho inicial no projeto de gravação, bem como por fornecer a imagem kouros e aerogel cilíndrico.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Lixa de grão 2000 | Vários | ||
| Gravadores a Laser 50W | Epilog Laser | Qualquer cortador a laser é adequado | |
| Acetona | Fisher Scientific www.fishersci.com | A18-20 | Certificado ACS Reagent Grade |
| Hidróxido de Amônio (amônia aquosa) | Fisher Scientific www.fishersci.com | A669S212 | Certificado ACS Plus, cerca de 14.8N, 28.0-20.0 w/w% |
| Beakers | Comprado da Fisher Scientific | Qualquer copo de vidro é adequado. | |
| Água deionizada | Na torneira da casa | ||
| Balança digital | OHaus Explorer Pro | Qualquer balança digital é adequada. | |
| Toalhetes de limpeza descartáveis | Fisher Scientific www.fishersci.com | 06-666 | KimWipe |
| Software de desenho | CorelDraw Graphics Suite | CorelDraw | |
| Folha de grafite flexível | Phelps Industrial Products | 7500.062.3 | 1/16 "de espessura |
| Fluoresceína | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | F2456 | Conteúdo de corante ~ 95% |
| Pincel de espuma | Vários | 1-2 cm de | |
| tamanho de graxa de alto vácuo | Dow Corning | ||
| quente hidráulica | Tetraedro www.tetrahedronassociates.com | MTP-14 | Qualquer prensa quente com controle de temperatura e força funcionará. Precisa de temperatura máxima de ~550 F e força máxima de 24 toneladas. |
| Gravador a Laser | Epílogo Laser | Helix - 24 | 50 W |
| Metanol (MeOH) | Fisher Scientific www.fishersci.com | A412-20 | Certified ACS Reagent Grade, ≥ 99,8% |
| Molde | fabricado em casa | Fabricar a partir de aço laminado a frio ou aço inoxidável. | |
| Filme de Parafina | Fisher Scientific www.fishersci.com | S37441 | Parafilm M Filme de Laboratório |
| Rodamina-6G Rodamina-6g FlouresceínaRodamina-6g | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | 20,132-4 | Conteúdo de corante ~95% |
| Rodamina-B Rodamina-6g FlouresceínaRodamina-6g | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | R-953 | Conteúdo de corante ~80% |
| Sabão para limpar o molde | Várias | ||
| folhas de aço inoxidável | Various.0005" de espessura, Tetrametilortosilicato de aço inoxidável 304 | ||
| Sistema de exaustão a vácuo | Purex | 800i | Qualquer sistema de exaustão é adequado. |
| Micropipetador variável, 100-1000 µ L | Fabricado pela Eppendorf, comprado da Fisher Scientific www.fishersci.com | S304665 | Qualquer 100-1000 µ L pipetador é adequado. |
Referências
- Aerogels Handbook. Aegerter, M. A., Leventis, N., Koebel, M. M. , Springer. New York. (2011).
- Pierre, A. C., Pajonk, G. M. Chemistry of aerogels and their applications. Chemical Reviews. 102 (11), 4243-4266 (2002).
- Zinzi, M., et al.
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Reimpressões e permissões
