Процесс изготовления трехмерных микроструктур использованием Испарение жертвенный компонент

Общей целью этой процедуры является изготовление трехмерных микрососудистых структур. Это достигается путем создания жертвенных волокон путем включения олова-двух оксалатов в волокна полимолочной кислоты. Вторым шагом является трехмерное моделирование волокон с помощью шаблонных пластин.

Затем волокна отливаются в закладочную смолу. Заключительным этапом является удаление волокон из смолы под воздействием тепла и вакуума. В конечном счете, микрососудистая система может быть использована для многих целей, включая теплообмен, массотранспорт и системы самовосстановления.

Как правило, люди, плохо знакомые с этим методом, испытывают трудности из-за высокой степени ловкости рук и визуальной осведомленности, необходимой для работы с волокнами. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, поскольку химическая обработка волокон и нанизывание пластин с рисунком трудно освоить, поскольку они требуют зрительно-моторной координации и специализированного оборудования. Начните процесс инфузии волокнистого катализатора с помощью специализированного шпинделя и источника волокон полимолочной кислоты известного диаметра.

Здесь 200 мкм. Оберните желаемое количество волокон вокруг нижних трех четвертей веретена. Уменьшите перекрытие волокон, чтобы обеспечить максимальное обнажение площади поверхности в бутылке, которую можно запечатать.

Смешайте 400 миллилитров деионизированной воды с 40 миллилитрами дисбариновой воды. Один 30. Закройте флакон и встряхните его до получения однородного раствора.

Далее поместите стакан объемом 1000 миллилитров на водяную баню при температуре 37 градусов по Цельсию. Налейте в стакан 400 миллилитров трифторэтанола. Добавьте раствор для разбрызгивания воды в стакан и размешайте до однородности.

Добавьте в смесь один грамм малахитового зеленого или другого красителя и размешайте до полного растворения. Теперь прикрепите шпиндель к цифровому микшеру и отрегулируйте высоту так, чтобы шпиндель находился на расстоянии полудюйма от дна. Установите миксер на 400 об/мин и начните медленное перемешивание.

Добавьте в смесь 1,3 грамма оловянного оксалатного катализатора. Отрегулируйте pH в смеси с помощью гидроксида натрия до тех пор, пока pH не составит примерно от 6,8 до 7,2. Далее закрепите крышку на стакане и увеличьте вращение веретена до 500 об/мин.

Сохраняйте это значение в течение 24 часов в течение первых двух часов. Вручную разбейте любую образовавшуюся агломерацию оксалата олова. По истечении 24 часов разогрейте духовку до 35 градусов по Цельсию.

Снимите шпиндель со миксера и поставьте его в духовку. Оставьте его сохнуть на ночь. После не менее восьми часов сушки достаньте веретено из духовки, разверните волокна от веретена.

Удалите излишки катализатора из волокон. Изготовление микрососудистого газообменного узла начинается с получения пары вырезанных лазером латунных модельных пластин с желаемым микрососудистым рисунком. Закрепите пластины на держателях зажимов.

Отрежьте 10-дюймовый отрезок катализируемого волокна на каждый микроканал. Используйте пластину, обрезанную по диаметру волокна, чтобы удалить остатки катализатора из волокон. Используйте кончик пистолета для горячего клея, чтобы сузить края волокна.

Делайте это, медленно выдавливая кончики волокон. Как только это будет сделано, проденьте волокна через соответствующие отверстия в парах латунных пластин для узора. Далее прикрутите пластины к формовочной коробке.

Следите за тем, чтобы волокна не перекручивались при креплении пластин. Затем протяните кончики волокон через колышки специальной натяжной доски и натяните волокна PLA до полного натяжения. Будьте осторожны, чтобы не перетянуть и не разорвать волокна.

Удалите лишние частицы из волоконного рисунка с помощью сжатого воздуха. Теперь смешайте поли-диметилксиновую основу с его отвердителем в соотношении 10 к одному объему, поместите смесь в банку с влагопоглотителем. Дегазируйте смесь в течение 10 минут под вакуумом.

Залейте смесь PDMS в формовочную коробку, но не непосредственно по волокнам. Используйте иглу 26 калибра, чтобы удалить любые пузыри в формовочной коробке или между волокнами. После этого отверждайте сборку при температуре 85 градусов Цельсия в течение 30 минут.

Когда коробка остынет, отстегните латунные пластины от формовочной коробки, следя за тем, чтобы пластины не согнулись и не тянули слишком сильно. Выньте отвержденный первый этап из формовочной коробки. Используйте иглу для подкожных инъекций с калибром, который как минимум в два раза больше внешнего диаметра волокон, чтобы проколоть отверстия в торцевой крышке RTV с помощью иглы на месте нитки волокна через отверстие.

Затем извлеките иглу. Схема отверстий должна быть похожа на латунную модельную пластину, но более широко распространена. Далее закрепите торцевые крышки на формовочной коробке большего размера.

Залейте вторую ступень PDMS и удалите оставшиеся пузырьки газа. Опять же, отверждается при 85 градусах Цельсия в течение 30 минут. После второго отверждения вырежьте из образца лишние волокна PLA.

Поместите его в вакуумную печь при температуре 210 градусов Цельсия на 24 часа или до тех пор, пока большая часть волокон PLA не будет эвакуирована. Если какой-либо PLA не может быть удален, введите один миллилитр хлороформа, чтобы растворить то, что осталось в микроканалах. На этом изготовление устройства завершено.

Эта процедура обеспечивает метод изготовления микрососудистых структур в смоле, как это видно в газообменном блоке. Показано вверху. Слева внизу находится деталь сегмента конструкции.

Для визуальной ясности использовались красители. Справа показан шестиугольный узор с отверстиями длиной 200 микрон и 300 микрон, используемый для создания микроканалов. Микроканалы полностью полые и могут быть разделены менее чем на 50 микрон.

Структура микрососудистой сети ограничена только структурами, которые могут быть образованы жертвенными волокнами. В микроканалах могут появиться как утечки, так и пробки. С левой стороны этого газообменного узла находится пробка.

Их часто можно удалить с помощью растворителя. С правой стороны пример утечки. Они образуются, когда жертвенные волокна не были тщательно очищены или хорошо натянуты После освоения эта техника может быть выполнена за 45 минут для создания волокон и 60 минут для изготовления микрососудистых единиц.

После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как заставить жертвенные волокна создать трехмерный узор, а также устранить неполадки в этом обширном процессе.