Свободной формы Легкие Приводы - изготовление и контроль Срабатывание в микроскопическом масштабе

Общая цель этой двухэтапной процедуры лазерного письма заключается в получении светоактивных структур на основе эластомера микрометрового размера. Метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области микробиотики и микрофлюидики. Например, как создать единую микроструктуру со сложным движением.

Основное преимущество этого метода заключается в том, что молекулярная ориентация может быть вручную смоделирована в микромасштабе. Таким образом, конкретная форма приведения в действие может управляться апертурой. Некоторые из этих методов могут обеспечить внутреннюю микробиотику, но они также могут быть применены к различным системам, таким как настройка в фотонных устройствах или материалы, реагирующие на различные стимулы.

Часть процедуры будет демонстрировать Даниэле Мартелла, постдок из моей лаборатории. Для начала очистите стеклянную крышку диаметром 3 см предметным стеклом с ацетоном и салфеткой для линз. Затем с помощью щипцов или пинцета поместите несколько стеклянных микросфер на предметное стекло примерно в полусантиметре от центральной точки.

Они функционируют как прокладки. Поместите предметное стекло микроскопа диаметром 1 см на распорки и аккуратно нажмите на него. Затем добавьте около двух микролитров клея УФ-отверждения в зазор между слайдами в трех разных точках, где расположены распорки.

Прежде чем клей проникнет глубоко в зазор, используйте ультрафиолетовый свет для отверждения клея. Это формирует клетку для эксперимента. Теперь по краю ячейки капните около 10 микролитров смолы IPL.

Подождите несколько минут, пока жидкость не проникнет во всю область клетки. Затем с помощью клея для камеди Fixo зафиксируйте ячейку на держателе образца. Поместите сборку в систему прямого лазерного письма и с помощью объектива 100X найдите интерфейс на верхней внутренней поверхности.

Далее сделайте поправку на наклон, так как слайд не идеально горизонтален. Теперь запишите структуры разработанных IPL-градуировочных шаблонов с использованием мощности лазера 6 милливатт со скоростью 60 микрон в секунду. Градуировочные шаблоны выполняются с помощью кривых или прямых линий.

Затем найдите интерфейс и откорректируйте наклон к нижней внутренней поверхности. Там же напишите выкройку. Теперь перенесите ячейку в ванну с изопропанолом на 12-24 часа.

Пока не открывайте ячейку. На следующий день высушите ячейку на нагревательной плите при температуре 50 градусов Цельсия в течение 10-20 минут. Начните эту процедуру с отмеривания около 300 мг смеси мономеров.

Загрузите смесь в стеклянную бутылку и поставьте ее на конфорку, установленную при температуре от 70 до 80 градусов Цельсия, чтобы порошок расплавился. После того, как растаяние, помешивайте в течение часа, от 90 до 150 оборотов в минуту. Как только смесь станет однородной, поместите подготовленную ячейку на конфорку при температуре 60 градусов Цельсия и капните 20 микролитров смеси по краю меньшего предметного стекла.

Дайте жидкости продвинуться внутрь клетки. Затем защитите предметное стекло от света и перенесите его в микроскоп с помощью перекрестного поляризатора и регулятора температуры. Перед тем как осветить ячейку, прикрепите к лампе оранжевый фильтр, чтобы отфильтровать ультрафиолетовое излучение. Затем с помощью нагретой ступени нагрейте ячейку до температуры выше 60 градусов Цельсия.

Теперь уменьшите температуру со скоростью от двух до 10 градусов Цельсия в минуту, чтобы измерить температурный диапазон для жидкокристаллической фазы. Наблюдайте за образцом с помощью инвертирования контраста изображения, при этом поворачивая его на 45 градусов по отношению к оси поляризатора. В конечном итоге следует отметить хорошую однородную нематическую жидкокристаллическую фазу.

Затем закрепите ячейку на держателе образца для системы DLW. Загрузите образец и установите температуру, чтобы перейти в жидкокристаллическую фазу. Затем найдите интерфейс нижней внутренней поверхности и выполните коррекцию наклона с помощью объектива 100X.

Затем запишите структуры LCE с мощностью лазера четыре милливатта и скоростью 60 мкм в секунду. Если используется объектив 10X, настройте лазер на 14 милливатт и не беспокойтесь о поиске интерфейса. В этом случае конструкция изготавливается на всю толщину образца.

Затем разгрузите ячейку и с помощью лезвия снимите верхнее стекло предметного стекла. Сняв верхнюю горку, погрузите конструкции в ванну из толуола на пять минут, а затем высушите их на воздухе в течение 10 минут. Чтобы охарактеризовать микроструктуры LCE, поместите образец в самодельный микроскоп и сфокусируйте лазер на структурах с помощью объектива 10X.

Теперь с помощью CMOS-камеры наблюдайте за деформацией, вызванной светом. Используя ручное управление микроманипуляционной системой, поместите стеклянные микронаконечники, которые находятся на манипуляторных рычагах, вплотную к микроструктурам LCE. Теперь включите лазер на малую мощность, около 20 милливатт, чтобы повысить температуру LCE и таким образом смягчить конструкцию.

Затем с помощью стеклянных наконечников возьмите одну микроструктуру LCE и подержите ее в воздухе. Этот процесс нужен для того, чтобы избежать прилипания к поверхности стекла. Далее увеличьте мощность лазера свыше 100 милливатт.

Затем запишите вызванную светом деформацию структуры LCE для анализа. Четыре цилиндрические структуры LCE диаметром 60 микрон и высотой 20 микрон были изготовлены на четырех по-разному ориентированных областях градации IPL с периодом в один микрон. Под воздействием света красители в LCE поглощали энергию и передавали ее в сеть.

Структуры переходили из нематической в изотропную фазу, сжимаясь по первоначальному директору выравнивания LC и расширяясь в перпендикулярном направлении. Этот метод позволяет создавать составные приводы, которые содержат более одного типа выравнивания в одной конструкции. Например, полоса LCE размером 400 на 40 на 20 микрон была изготовлена из двух секций выравнивающих шаблонов, которые содержали поворот на 90 градусов.

При световом освещении поверхность с параллельным выравниванием сжималась, в то время как поверхность с перпендикулярным выравниванием расширялась. Таким образом, конструкция изгибается в двух разных направлениях. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как юстировать жидкокристаллические эластомеры с помощью установки прямого лазерного письма и как заставить микроактуаторы двигаться с помощью света.