Этот протокол описывает способ травления текста, узоров и изображений на поверхности монолитов аэрогеля кремнезема в нативной и окрашенной форме и сборки аэрогелей в мозаичные конструкции.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Эстетически улучшенный аэрогель кремнезема с помощью лазерного травления и красителей
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
В данной рукописи описана процедура эстетического усиления монолитов аэрогеля кремнезема методом лазерного травления и включения красителей. Используя быстрый сверхкритический метод экстракции, большой монолит аэрогеля кремнезема (10 см х 11 см х 1,5 см) может быть изготовлен примерно за 10 ч. Красители, включенные в смесь прекурсоров, приводят к получению аэрогелей желтого, розового и оранжевого оттенка. Текст, узоры и изображения могут быть выгравированы на поверхности (или поверхностях) аэрогелевого монолита без повреждения объемной структуры. Лазерный гравер можно использовать для вырезания фигур из аэрогеля и формирования красочных мозаик.
Введение
Аэрогель кремнезема представляет собой нанопористый, с высокой площадью поверхности, акустически изоляционный материал с низкой теплопроводностью, который может быть использован в ряде применений от сбора космической пыли до строительного изоляционного материала1,2. При изготовлении в монолитном виде аэрогели кремнезема являются полупрозрачными и могут быть использованы для изготовления высокоизоляционных окон3,4,5.
Недавно мы продемонстрировали, что можно изменить внешний вид аэрогеля крем....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Защитные очки или очки следует носить при приготовлении растворов-предшественников аэрогеля, работе с горячим прессом и использовании системы лазерной гравировки. Лабораторные перчатки следует надевать при очистке и подготовке формы, приготовлении раствора химического реагента, заливке раствора в форму в горячем прессе и обработке аэрогеля. Прочитайте паспорта безопасности (SDS) для всех химических веществ, включая растворители, перед работой с ними. Тетраметилортосиликат (ТМОС), метанол и концентрированный аммиак, а также растворы, содержащие эти реагенты, должны обрабатываться в вытяжном капюшоне. Красители могут быть токсичными и /или канцерогенными, поэтому важно ....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Этот протокол может быть использован для подготовки широкого спектра эстетически приятных аэрогелевых монолитов для применений, включая, но не ограничиваясь, искусством и устойчивым дизайном зданий. Включение в смесь предшественников небольших количеств красителя, используемого здесь, только наблюдается для воздействия на цвет полученного аэрогелевого монолита; изменения других оптических или структурных свойств не наблюдаются.
.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Этот протокол демонстрирует, как лазерное травление и включение красителей могут быть использованы для приготовления эстетически приятных аэрогелевых материалов.
Изготовление больших (10 см х 11 см х 1,5 см) аэрогелевых монолитов требует надлежащей подготовки формы путем шлифования, очистки и нанесения смазки, чтобы предотвратить прилипание аэрогеля к плесени и образование крупных трещин. Наиболее критичными являются части формы, находящиеся в непосредственном контакте с раствором-предшественн.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторам нечего раскрывать.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить Исследовательский фонд факультета Юнион-колледжа, программу студенческих исследовательских грантов и летнюю исследовательскую программу бакалавриата за финансовую поддержку проекта. Авторы также хотели бы поблагодарить Джоану Сантос за дизайн трехкомпонной формы, Криса Аванесяна за визуализацию SEM, Рональда Точчи за травление на изогнутой аэрогелевой поверхности и доктора Иоанниса Михалудиса за вдохновение и первоначальную работу над проектом офорта, а также за предоставление изображения Куроса и цилиндрического аэрогеля.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Наждачная бумага с зернистостью 2000 | Различные | ||
| лазерные граверы 50 Вт | Эпилог Лазер | Подойдет любой лазерный резак | |
| Ацетон | Fisher Scientific www.fishersci.com | A18-20 | Сертифицированный ACS Реагент Марка |
| Гидроксид аммония (водный аммиак) | Fisher Scientific www.fishersci.com | A669S212 | Сертифицированный ACS Plus, около 14,8 Н, 28,0-20,0 вт% |
| Стаканы приобретены у Fisher Scientific | Подойдет любой стеклянный стакан. | ||
| Деионизированная вода | На кране в доме | ||
| Цифровые весы | OHaus Explorer Pro | Любые цифровые весы подойдут. | |
| Одноразовые чистящие салфетки | Fisher Scientific www.fishersci.com | 06-666 | KimWipe |
| Программное обеспечение для рисования | CorelDraw Graphics Suite | CorelDraw | |
| Гибкий графитовый лист | Phelps Industrial Products | 7500.062.3 | толщиной 1/16 |
| Флуоресцеин | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | F2456 | Содержание красителя ~95% |
| Пенная кисть | Разные | Размер 1-2 см | |
| Высоковакуумная смазка | Dow Corning | ||
| Гидравлический горячий пресс | Тетраэдр www.tetrahedronassociates.com | MTP-14 | Подойдет любой горячий пресс с контролем температуры и усилия. Требуется максимальная температура ~550 F и максимальное усилие 24 тонны. |
| Лазерный гравер | Эпилог Лазерная | спираль - 24 | 50 Вт |
| Метанол (MeOH) | Fisher Scientific www.fishersci.com | Сертифицированный реагент класса ACS A412-20 | , ≥ 99,8% |
| Форма | Изготовлена на собственном предприятии | Изготовлена из холоднокатаной стали или нержавеющей стали. | |
| Парафиновая пленка | Fisher Scientific www.fishersci.com | S37441 | Парапленка M Лабораторная пленка |
| Родамин-6G Родамин-6G ФлуоресцеинРодамин-6г | Сигма Олдрич www.sigmaaldrich.com | 20,132-4 | Содержание красителя ~95% |
| Родамин-B Родамин-6г ФлуоресцеинRhodamine-6g | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | R-953 | Содержание красителя ~80% |
| Мыло для чистки формы | Различная | ||
| фольга из нержавеющей стали | различная.0005 | толщина, 304 Нержавеющая сталь | |
| Тетраметилорорсиликат (TMOS) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | 218472-500G | 98% чистоты, CAS 681-84-5 |
| Ультразвуковой очиститель | FisherScientific FS6 | 153356 | Подойдет любой ультразвуковой аппарат. |
| Вакуумная выхлопная система | Purex | 800i | Подойдет любая выхлопная система. |
| Переменный микропипеттор, 100-1000 &; L | Произведено компанией Eppendorf, приобретено у Fisher Scientific www.fishersci.com | S304665 | Any 100-1000 &микро; Подойдет пипетка L. |
Ссылки
- 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.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
