Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Microfluidic הכנת Elastomer גבישי נוזלי מפעילים

Published: May 20, 2018 doi: 10.3791/57715
Automatic Translation
*1, *1, 2, 1
1Department of Organic Chemistry, Johannes Gutenberg University, 2CNRS, ICS UPR 22, Université de Strasbourg
* These authors contributed equally

Summary

מאמר זה מתאר את תהליך microfluidic והפרמטרים להכין הגורמים חלקיקי אלסטומרים גבישי נוזלי. תהליך זה מאפשר הכנת הגורמים חלקיקי, הווריאציות של הגודל והצורה שלהם (מתוך ליבה גולגלת כדי חריפה prolate,-קליפה, מורפולוגיות ג'אנוס) כמו גם סדר הגודל של הופעה.

Abstract

מאמר זה עוסק בתהליך microfluidic (ואת הפרמטרים שלה) להכין את הגורמים חלקיקי אלסטומרים גבישי נוזלי. ההכנה מורכב בדרך כלל על היווצרות טיפות המכילות נמוך טוחנת המוני גביש נוזלי בטמפרטורות גבוהות. לאחר מכן, מבשרי חלקיקים אלה מונחה בתחום זרימה נים, פני השטח למוצק מאת פלמור crosslinking, אשר מייצר את החלקיקים actuating הסופי. אופטימיזציה של התהליך יש צורך להשיג את החלקיקים actuating וריאציית נאותה של הפרמטרים תהליך (טמפרטורה וקצב הזרימה) ומאפשר וריאציות של גודל וצורה (מתוך לשנות כדי מורפולוגיות חריפה prolate) וכן את סדר הגודל של הופעה. בנוסף, אפשרי לשנות את הסוג של הופעה של התארכות כדי התכווצות בהתאם לפרופיל מנהל המושרה טיפות במהלך הזרימה בנימי, אשר שוב תלוי תהליך microfluidic ואת הפרמטרים שלה. יתר על כן, ניתן להכין חלקיקים של צורות מורכבות יותר, כמו מבנים ליבה-קליפה או חלקיקים יאנוס, על-ידי התאמת את ההתקנה. על ידי הווריאציות של המבנה הכימי ולמצב של crosslinking (התמצקות) של אלסטומר גבישי נוזלי, זה גם אפשרי להכין את החלקיקים הגורמים המופעלות על-ידי חום או הקרנה UV-vis.

Introduction

Microfluidic syntheses הפכו שיטה ידועה של הזיוף של אלסטומר גבישי נוזלי (קרח) מפעילים אתמול כמה שנים1,2,3. גישה זו לא רק מאפשר הייצור של מספר רב של חלקיקים actuating היטב, אלא גם מאפשר הזיוף של צורות מורפולוגיות אשר אינם נגישים ע י שיטות אחרות. מאז הקרח מפעילים מבטיח מועמדים יישום כמו שרירים מלאכותיים ברובוטיקה-מיקרו, שיטות חדשות לסנתז חלקיקים כאלה הם רב חשיבות זה הטכנולוגיה בעתיד4.

ב LCEs, mesogens של גביש נוזלי (LC) מחוברים לרשתות פולימר של7,86,5,רשת אלסטומריים. ניגודים mesogens לשרשרת הפולימר ובכך יכול לקרות בצורה של שרשרת הצד, ראשי-רשת או על משולב LC-פולימר9,10,11. המרחק בין הנקודות crosslinking צריך להיות רחוק מספיק לאפשר ולהתפכחות חינם של שרשרת הפולימר בין (למעשה, זה נכון לגבי כל elastomer, אשר מבדילה אותם מ "thermosets"). ובכך, crosslinking יכול להיות קבוע או הפיך בשל האינטראקציות שאינם קוולנטיות חזק12,13,14. הסוג כזה של חומר משלבת התכונות של שניהם, ההתנהגות אניסוטרופי של גביש נוזלי עם אלסטיות אלסטומר entropic. בטווח טמפרטורה של שלב גבישי נוזלי שלה, רשתות פולימריות לאמץ קונפורמציה נמתח (יותר או פחות) הנגרמת על ידי. בנוגע למקורו שלב גבישי נוזלי, אשר הוא לכמת על-ידי הפרמטר סדר nematic. כאשר המדגם מובא לעיל טמפרטורת המעבר שלב nematic-כדי-איזוטרופיות, חיזקו נעלמת והיא הרשת מרגיע קונפורמציה סליל אקראי אנרגטית המועדף. זה מוביל דפורמציה מאקרוסקופית ובכך הופעה5,15. מלבד החימום של המדגם, מעבר פאזה זו יכולה גם להיגרם על ידי גירויים אחרים כגון דיפוזיה אור או ממס LCEs16,17,18,19.

על מנת לקבל עיוות חזק, זה הכרחי כי המדגם גם צורות של monodomain או תכונות לפחות הכיוון המועדף המנהלים של קבוצת המחשבים יחיד במהלך שלב crosslinking20. לייצור קרח סרטים, זו מושגת לעתים קרובות על ידי מתיחה של מדגם polymerized מראש, דרך את הכיוון של התחומים חשמלי או שדה מגנטי, בסיועם של צילום-יישור שכבות או באמצעות הדפסת תלת-ממד21 ,22,23,24,25,26.

גישה אחרת היא הכנת קרח חלקיקים עם microfluidic המבוסס על נימי droplet גנרטורים רציפה. מונומר גבישי נוזלי טיפות מופצים בשלב רציף בעלי צמיגות גבוהה, אשר זורם סביב טיפות, חל שיעור הטיה על פני השטח של טיפות. לכן, תפוצה בתוך ה-droplet מונומר הוא ציין, אשר גורם מערך הכולל שלב גבישי נוזלי27. ובכך, סדר הגודל של המחירים הטיה על טיפות יש השפעה חזקה על הצורה של ה-droplet והן את הגודל, כמו גם על הכיוון של השדה מנהל גבישי נוזלי. אלה טיפות מונחה היטב ואז מונומר נוסף במורד הזרם בכיוונון microfluidic. כך, הכנת מפעילים עם צורות שונות (למשל, חלקיקים, סיבים) מורפולוגיות מורכבים יותר כמו ליבה-קליפה וחלקיקים יאנוס הם אפשריים28,29,30,31. זה אפילו אפשרי להכין גולגלת חלקיקים, אשר להאריך לאורך ציר סימטריה שלהם חלקיקים prolate מאוד, כמו סיבים, אשר להתכווץ ב מעבר פאזה. שני סוגי חלקיקים יכול להתבצע עם אותו סוג של התקנה microfluidic, רק על ידי שינוי קצב הטיה27. כאן, אנו מציגים את הפרוטוקול של איך לייצר כאלה מפעילים הקרח של מורפולוגיות שונות במכשירים מתוצרת עצמית המבוססת על נימי microfluidic.

מלבד ההשפעה של היישור mesogen קרח טיפות, הנגישות של פולימרים בעלי צורות שונות, גישות microfluidic יש עוד יתרונות. לעומת שאר שיטות ייצור חלקיקים כמו משקעים שאינם ממיס או השעיה הפילמור32 (מה שמוביל חלקיקים עם התפלגות גודל רחב), חלקיקים monodisperse (המקדם של וריאציה של גודל החלקיקים הוא < 5%) יכול להיות מסונתז באמצעות מיקרופלואידיקה33,34. בנוסף, קל לשבור את הסימטריה כדור של טיפות על ידי זרם. לפיכך, חלקיקים גדולים עם סימטריה גלילית נגישים, אשר נדרש עבור מפעילים. זה שונה שנעשו על ידי השעיית הפילמור32LC-חלקיקים. יתר על כן, גודל החלקיקים היא מתכווננת היטב על ידי מיקרופלואידיקה בטווח של מיקרומטר מספר מאות מיקרונים, תוספים יכולים בקלות יובא לתוך החלקיקים או על פני השטח שלהם. זו הסיבה microfluidic חלקיקים הכנה משמש לעתים קרובות בנושאים כמו סמים משלוח35 או הייצור של מוצרי קוסמטיקה36.

הכיוונונים microfluidic להשתמש במאמר זה הוצגו על ידי סרה. et al. 33 , 37 , 38 . אלה מיוצרים עצמית, מורכב בעל ביצועים גבוהים כרומטוגרפיה נוזלית (HPLC) polytetrafluorethylene (PTFE) צינורות ו T-junctions, וכן נימים fused סיליקה המספקים את שלבי יחיד. לפיכך, ניתן לשנות בקלות ההתקנה, פשוט ניתן להחליף חלקים יחיד כפי שהם זמינים מסחרית. Photoinitiator מתווסף את תערובות מונומר, אשר מאפשרת את השימוש מקור האור המתאימה לזירוז את פלמור של טיפות ב- the-fly, לאחר שהם עזבו את נימי. הקרנה חוץ הנימים יש צורך למנוע את סתימת של ההתקנה. סוגים אחרים של פלמור רק להפעיל את הפילמור לאחר ה-droplet עזב את נימי (למשל, עם יוזמי בהתבסס על תהליכי חמצון-חיזור)39. עם זאת, בשל במקצועיות של הפילמור crosslinking צילום-induced ואת היכולת לשליטה מרחוק, photoinitiation הוא האחד הכדאית ביותר.

מאז תערובת מונומר של הקרח הוא גבישי בטמפרטורת החדר, בקרת טמפרטורה זהיר של ההתקנה microfluidic כל הכרחי. לכן, החלק של ההתקנה שבו מתרחשת היווצרות droplet ימוקם בתוך אמבט מים. . הנה, טיפות נוצרות בטמפרטורות גבוהות בלהמיס איזוטרופיות של התערובת. האוריינטציה, טיפות חייב להיות מקורר לשלב גבישי נוזלי. לכן, הצינור הפילמור מושם על פלטה חמה אשר מוגדר טווח טמפרטורה נמוכה יותר LC-השלב (איור 1).

כאן, אנו מתארים שיטה גמישה וישירה הזיוף של מפעילים קרח בתוך זרם. פרוטוקול זה מספק את השלבים הדרושים כדי לבנות את ההתקנה microfluidic לסינתזה של חלקיקים בודדים וכן יאנוס וחלקיקים ליבה-קליפה בעוד כמה דקות. בשלב הבא, אנו נתאר כיצד להפעיל סינתזה ולהראות את התוצאה טיפוסי, כמו גם המאפיינים של החלקיקים actuating. לבסוף, נדון את היתרונות של שיטה זו, מדוע אנחנו חושבים שזה אולי. יביא את ההתקדמות בתחום של קרח מפעילים.

Protocol

1. סינתזה של הגורמים יחיד חלקיקי הקרח

  1. מרכיבה את המכשיר
    הערה: כל החומרים שנעשה בהם שימוש עבור ההתקנה microfluidic הם HPLC אספקה, מסחרי.
    1. לצייד תבשיל אמבט מים זכוכית [קוטר (D): 190 מ מ, חיבורים: שברי זכוכית 24/29 שני המפרקים מקורבות רכוב] עם שני septa. להעלות שני septa עם מרצע כדי להתאים צינור בקוטר חיצוני (OD) של 1/16 אינץ דרך החור הפתיחה.
    2. לצרף למדידה 1/16 אינץ OD צנור ו ferrule התואם את הסוף של צינור PTFE (צינור 1.1; OD: 1/16 אינץ ', הקוטר הפנימי (ID): 0.17 מ מ, אורך (L): 5 ס מ) מקל את הטיפ (ca. 1 ס מ) של סיליקה מצופים פוליאימיד נימי (ID: 100 מיקרומטר, OD: 165 מיקרומטר, l: 7 ס מ) לתוכו.
    3. לדפוק את הצינורית אל אחד המתעמתים סמל קטון אתר פוליאטר (פיק) צומת t עבור 1/16 אינץ OD צינורות, אשר מותקן על שולחן מתכת קטן. עכשיו, נימי צריך לבלוט כמה centemeters מתוך צומת ה-t.
      הערה: צינורות PTFE נחתכים בצורה הטובה ביותר בעזרת חותך. על הנימים, אבן שהפריד הטובה ביותר היא להשתמש.
    4. לצרף, התאמה מתאימה ו ferrule לסוף צינור PTFE השני (צינור 1.2; OD: 1/16 אינץ ', מזהה: 0.75 מ מ), וזה מספיק זמן כדי להגיע מזרק משאבה החוצה המים הרותחים, ולעזאזל עם זה על גבי הזרוע לרוחב של צומת ה-t.
    5. מקל צינור PTFE השלישי (צינור 1.3; OD: 1/16 אינץ ', מזהה: 0.17 מ מ) דרך לאחד septa. צינור 1.3 צריך להיות ארוך מספיק כדי לחבר משאבת מזרק השני עם צינור 1.1 בתוך האמבט במים. להוסיף שני מנעולים סכינים סטריליים נקבה 1/16 אינץ OD אבובים עד הסוף חילוף של צינורות 1.1 ו- 1.3, בהתאמה.
    6. הכן צינור PTFE הרביעית (צינור הפילמור 1.4; OD: 1/16 אינץ ', מזהה: 0.75 מ"מ) עם התאמה פלוס ferrule, לתקוע את זה דרך השני מחצה. צינור 1.4 צריך להיות ארוך מספיק כדי להשאיר את המים הרותחים ומעבירים לדיוק חימום צלחת. לחבר צינור 1.4 באמצעות התאמה שלה הזרוע הנותרים של צומת ה-t, למקם את הקצה של הזכוכית נימי בתוך הצינור.
    7. לשים את המים הרותחים על פלטה חמה מצויד במד, להשתמש דבק כדי לתקן את הצינור 1.4 על הדיוק חימום צלחת וצרף בקבוקון זכוכית 5 מ לסוף צינור 1.4. חבר את הקצה של הצינור 1.2 כדי מזרק מלא עם השלב רציפה (שמן סיליקון; צמיגות: /s2מ' 1.000), לחבר צינור 1.3 כדי מזרק מלא עם שמן הידראולי עבור השלב מונומר (שמן סיליקון; צמיגות: 100 מ'2/s) וחבר שניהם מזרקים של מזרק משאבה.
      הערה: על מנת להתחבר הצינורות המזרקים, בארב-כדי-נקבה-סכינים סטריליים-lock מחברים לשימוש עם צינורות מזהה 3/32 אינטש הם הטובים ביותר לשימוש.
    8. התקן של stereomicroscope עם המוקד על העצה של נימי כדי לאפשר את התצפית של היווצרות droplet והר מקור אור UV (למשל., מנורה אדי כספית W 500) עם קונוס האור ממוקד צינור 1.4.
  2. הכנת התערובת מונומר
    1. כדי להכין את תערובת של מונומר40, להוסיף 200 מ ג (4-acryloyloxybutyl) - 2, 5 - di(4-butyloxybenzoyloxy) בנזואט אל בקבוק אגס 50 מ ל.
    2. להוסיף 7.2 מ ג של dimethacrylate 1, 6-hexanediol (% מול 10) ו- 6.2 מ ג של phenylphosphinate ethyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) (photoinitiator, 3 w %) הבקבוקון. לפזר את התערובת של-1 מ ל דיכלורומתאן.
      הערה: החל משלב 1.2.2., כל הצעדים צריכה להתבצע בתנאים UV ללא אור (למשל, תחת אור צהוב).
    3. הסר הממס לחלוטין תחת ואקום -313 K, להמיס המוצק שיורית-383 K באמבט שמן.
    4. להכין מזרק עם מחבר בארב-כדי-נקבה-סכינים סטריליים-lock לשימוש עם אבובים מזהה 3/32 אינטש ולצרף צינור PTFE (צינור 1.5; OD: 1/8 אינץ ', מזהה: 1.65 מ מ) באמצעות חיבור צינור (OD: 1/16 אינץ ', מזהה: 0.75 מ מ). להכין לתערובת מונומר לתוך הצינור 1.5 בסיועם של המזרק.
      הערה: הסכום של מונומר לא צריך להיות פחות מ 70 מ"ג. אחרת, זה הופך להיות קשה מאוד למשוך מספיק תערובת מונומר לתוך צינור 1.5. ניתן להשהות את הפרוטוקול פה. אם כך, לאחסן את הצינור במקרר.
  3. הכנה של החלקיקים
    1. לצרף מנעול זכר סכינים סטריליים על אבובים OD 1/8 אינץ ' בשני הקצוות של צינור 1.5 המכיל את התערובת מונומר. לאחר מכן, חיבור שני הקצוות של צינור 1.5 עם המנעולים סכינים סטריליים הנשי על הקצוות של צינורות 1.1 ו- 1.3.
      הערה: כדאי לשטוף הצינורות עם נוזלים הניתנים על ידי משאבות מזרק לפני הסינתזה.
    2. להגדיר הטמפרטורה של המים הרותחים ל 363 K ולהגדיר את הדיוק חימום לטמפרטורה של צלחת ק' 338
    3. ודא העצה של נימי הוא במרכז הצינור הפילמור 1.5 לא לגעת בקיר.
      הערה: הטמפרטורות הנקובים להלן הם אופטימיזציה עבור תערובת זו מונומר. באופן כללי, טמפרטורת המים האמבטיה צריך להיות גבוה מספיק כדי להמיס את התערובת מונומר, הטמפרטורה של הצלחת חימום צריכה להיות בטווח טמפרטורה של השלב גבישי נוזלי.
    4. לאחר התערובת מונומר מומס, להגדיר את קצב הזרימה של שלב רציפה (קיוסי) לערך בין 1.5 ל- 2.0 mL/h ובחרו זרימה למשקל של Qc/Qd (Qd = קצב הזרימה של שלב שמן הידראולי/מונומר) בין 20 ל- 200.
      הערה: עבור שיעורי זרימה של Qc = 1.75 מ ל/h ו- Qd = 0.35 מ ל ש, חלקיקים actuating היטב עם a D של מיקרומטר 270 שנצפו, לדוגמה.
    5. לאחר היווצרות droplet מתחיל, המתן עד טיפות הן כולן בגודל זהה לפני להדליק את האור האולטרה סגול. על התערובת המתוארים מונומר, מקם את מקור UV 1 ס מ מעל הפילמור צינור 1.4 בקצה הימני של דיוק חימום צלחת. לאסוף שברים שונים של החלקיקים polymerized בבקבוקון זכוכית 5-mL בסוף הצינור 1.4. בזמן זורם מתחת האור האולטרה סגול, צבע את טיפות אמור להשתנות מ שקוף לבן.
      התראה: ללבוש משקפי הגנה UV כדי להגן על העיניים.
    6. לשים מגן (למשל, תיבה נייר) בין מקור האור את המים הרותחים, על מנת למנוע סתימת כל נימי.
      הערה: במקרה של צינור הפילמור clogging, זה עשוי לעזור כדי לחמם את החלק סתומות עם אקדח חום.
    7. לאחר כל מונומר נצרך, לנקות את ההתקנה על-ידי הזרקת אצטון לתוך צינור 1.3.

2. סינתזה של קרח Core-shell חלקיקים

  1. הרכבה של המכשיר
    1. בצע את שלב 1.1.1. אבל במקום זאת השתמש תבשיל אמבט מים עם a D של 190 מ מ.
    2. לצרף, התאמה ו ferrule בשני הקצוות של fluorinated אתילן פרופילן (FEP) אבובים שרוול (ID: 395 מיקרומטר, OD: 1/16 אינץ ', l: 1.55 אינץ), בהתאמה. ראשית, מקל על נימי fused סיליקה (ID: 280 מיקרומטר, OD: 360 מיקרומטר, l: 8 ס מ) דרך השרוול, בצורה כזאת, כי זה בולט כ 3 מ מ מתוך צד אחד. ואז המקל על נימי רזה (מזהה: 100 מיקרומטר, OD: 165 מיקרומטר, l: 11 ס מ) דרך יותר טובה, אז זה בולט כמה מילימטרים מתוך הצד שלו ארוך יותר.
    3. בורג את השרוול על אחד לזרועות מנוגדות של פני צומת פיק t עבור צינורות OD 1/16 אינץ (צומת t 1) אשר מותקן על שולחן מתכת קטן, עם סוף נימי גדול אל צומת ה-t קצר יותר.
    4. מקל צינור PTFE (צינור 2.1; OD: 1/16 אינץ ', מזהה: 0.17 מ מ) זה מספיק זמן להתחבר מזרק משאבה 1 צומת t דרך אחד septa של המים הרותחים. לצרף, התאמה ו ferrule הקצה של הצינור בתוך האמבט במים, להתחבר זה הזרוע לרוחב חינם של צומת t 1, לתקוע את נימי רזה בתוך שפופרת 2.1.
    5. הכן צינור PTFE השני (צינור 2.2; OD: 1/16 אינץ ', מזהה: 0.5 מ מ) עם התאמה ו ferrule ולחבר אותה את הזרוע חילוף של צומת t 1. מקל PTFE אחר התחתית (tube 2.3; OD: 1/16 אינץ ', מזהה: 0.5 מ מ) דרך חור השני מחצה ליד צינור 2.1. צינור 2.3 צריך להיות ארוך מספיק כדי לחבר אחר משאבת מזרק עם צינור 2.2.
    6. להוסיף שני מנעולים סכינים סטריליים נקבה 1/16 אינץ OD אבובים הפנויות של צינורות 2.2 ו- 2.3 בתוך האמבט במים, בהתאמה.
    7. חבר את הקצה חינם של השרוול באחת הזרועות מנוגדות של השני הצצה צומת t (צומת t 2) אשר מותקן גם על השולחן מתכת קטן. הכן צינור PTFE הרביעית (צינור 2.4; OD: 1/16 אינץ ', מזהה: 0.75 מ מ) הולם בתוספת ferrule. שפופרת 2.4 היא מספיק זמן להגיע משאבת מזרק השלישית מחוץ לאמבט מים ולחבר אותה את הזרוע לרוחב של צומת t 2.
    8. הכן צינור PTFE החמישי (צינור הפילמור 2.5; OD: 1/16 אינץ ', מזהה: 0.75 מ"מ) עם התאמה פלוס ferrule ואני אתקע מחצה אחרים. צינור 2.5 צריך להיות ארוך מספיק כדי להשאיר את המים הרותחים ומעבירים לדיוק גבוה חימום צלחת. צור קשר ההתאמה של שפופרת 2.5 עם הזרוע הנותרים של צומת ה-t. עכשיו הטיפים של הנימים זכוכית ימוקמו בתוך שפופרת 2.5.
    9. לשים את המים הרותחים על פלטה חמה מצויד במד, להשתמש דבק כדי לתקן את הצינור 2.5 מעל לדיוק חימום צלחת וחבר בקבוקון זכוכית 5 מ ל הקצה של הצינור. חבר את הקצה של הצינור 2.1 כדי מזרק מלא גליצרול (שלב הפנימי), מתחבר צינור 2.3 כדי מזרק מלא עם שמן הידראולי עבור השלב מונומר (שמן סיליקון; צמיגות: /s2100 מ'), לחבר צינור 2.4 כדי מזרק מלא (פאזה רציפה שמן סיליקון; צמיגות: /s2מ' 1.000) וחבר מזרקים כל במשאבות מזרק.
    10. בצע את שלב 1.1.7., אבל קראתי צינור 2.5 במקום צינור 1.4.
  2. הכנת התערובת מונומר
    1. בצע את כל השלבים של 1.2.
  3. הכנה של החלקיקים ליבה-קליפה
    1. לצרף מנעול סכינים סטריליים זכר עבור צינורות OD 1/8 אינץ ' בשני הקצוות של הצינור המכיל את התערובת מונומר, בהתאמה. לאחר מכן, חיבור שני הקצוות של הצינורית הזאת עם המנעולים סכינים סטריליים הנשי על קצות הצינורות 2.2 ו- 2.3.
    2. בצע את השלבים הבאים 1.3.2-1.3.4.
    3. לבחון את רביב היווצרות באמצעות מיקרוסקופ סטריאו.

3. סינתזה של חלקיקי הקרח ג'אנוס

  1. הרכבה של המכשיר
    1. בצע את שלב 1.1.1.
    2. לצרף, התאמה ו ferrule בשני הקצוות השרוול אבובים FEP (ID: 395 מיקרומטר, OD: 1/16 אינץ ', l: 1.55 אינץ), בהתאמה. מקל שני מחשבים מיושר fused סיליקה נימים (מזהה: 100 מיקרומטר, OD: 165 מיקרומטר, L1: 8 ס"מ, L2: 11 ס מ) דרך השרוול. נימי קצר בולט כ 3 מ מ. צד אחד של השרוול. בצד השני של השרוול, שניהם נימים להיות באורך זהה.
    3. דבק סופר נימי הדם על ידי לשים קצת דבק בקצה אחד של השרוול והמתן עד זה התרפא.
    4. לחבר שני הצצה T-junctions על ידי לדפוק את השרוול על אחד הזרועות מנוגדות, בהתאמה, והר שניהם על שולחן מתכת קטן.
    5. בצע את השלבים הבאים 2.1.4-2.1.7.
    6. הכן צינור PTFE החמישי (צינור 3.5; OD: 1/16 אינץ ', מזהה: 0.75 מ מ, l: 5 ס מ) עם התאמה פלוס ferrule וחבר אותו עם הזרוע הנותרים של צומת t 2. שני טיפים של הנימים זכוכית ממוקמים בתוך שפופרת 3.5.
    7. מקל PTFE אחר התחתית (tube 3.6; OD: 1/16 אינץ ', מזהה: 0.5 מ מ) דרך מחצה אחרים. צינור 2.6 צריך להיות ארוך מספיק כדי להשאיר את המים הרותחים ומעבירים לדיוק חימום צלחת. התחבר צינורות 3.5, 3.6 באמצעות התאמת מערכות לצנרת 1/16 אינץ OD.
    8. לשים את המים הרותחים על פלטה חמה מצויד במד, להשתמש דבק כדי לתקן את הצינור 3.6 על גבי לדיוק חימום צלחת וחבר בקבוקון זכוכית 5 מ ל הקצה של הצינור. חבר את הקצה של הצינור 3.1 כדי מזרק מלא עם תערובת מימית מונומר (שלב מונומר aq.), מתחבר צינור 3.3 כדי מזרק מלא עם שמן הידראולי עבור השלב LC-מונומר (שמן סיליקון; צמיגות: /s2100 מ'), לחבר צינור 3.4 כדי מזרק מלא עם השלב רציפה (שמן סיליקון; צמיגות: /s2מ' 1.000) וחבר מזרקים כל במשאבות מזרק.
    9. בצע את שלב 1.1.8, אך לקרוא צינור 3.6 במקום צינור 1.4.
  2. הכנת התערובת מונומר (LC) גבישי נוזלי
    1. בצע את כל השלבים של 1.2.
  3. הכנת תערובת מימית מונומר
    1. להכין פתרון של 40% wt אקרילאמיד במים מזוקקים. להוסיף 10% מול הסוכן crosslinking N, N'-methylenebis(acrylamide) ו 2% wt יוזם 2-הידרוקסי-2-methylpropiophenone לפתרון. (שתי כמויות הם ביחס אקרילאמיד).
      הערה: על מנת להעלות את צמיגות של תערובת מימית מונומר, לזיהוי ניתן להוסיף.
    2. מערבבים את התערובת במשך 24 שעות ביממה במלון RT ולמלא אותה לתוך מזרק 1 מ"ל, לאחר מכן.
  4. הכנה של החלקיקים ג'אנוס
    1. לצרף מנעול סכינים סטריליים זכר עבור צינורות OD 1/8 אינץ ' בשני הקצוות של הצינור המכיל את התערובת מונומר LC, בהתאמה. לאחר מכן, חיבור שני הקצוות של הצינורית הזאת עם המנעולים סכינים סטריליים הנשי על הקצוות של צינורות 3.2 ו- 3.3.
    2. בצע את השלבים הבאים 1.3.2-1.3.4.
    3. לבחון את רביב היווצרות באמצעות מיקרוסקופ סטריאו.

4. ניתוח של החלקיקים

  1. לשים את חלקיקי חמים-שלב תחת מיקרוסקופ אופטי המחובר למחשב באמצעות תוכנת הדמיה. כדי לנתח הופעה של החלקיקים, לצלם תמונות בטמפרטורות מעל ומתחת טמפרטורת המעבר שלהם שלב, וכך למדוד ד שלהם
    הערה: טיפת שמן סיליקון מונע את החלקיקים דבק על השקופית אובייקט.
  2. כדי להעריך טמפרטורה סליקה של החלקיקים, לקבוע את הטמפרטורה שבה לאבד החלקיקים שלהם שבירה כפולה תחת מיקרוסקופ אופטי מקוטב (POM).

Representative Results

פרוטוקול זה, אנו מציגים הסינתזה של חלקיקי הקרח עם מורפולוגיות שונות באמצעות גישה microfluidic. Microfluidic הייעודיות הזיוף של יחיד, ליבה-קליפה, וחלקיקים יאנוס מוצגים באיור 1-29,-38,-41. אחד היתרונות של היצור זרימה רציפה הוא השליטה טוב מאוד הן בגודל ובצורה של החלקיקים. איור 2 מדגים את היתרון של ההתקנה droplet יחיד: התפלגות גודל צר מאוד עם כל החלקיקים נתקל באותה צורה41. בזאת, ניתן להתאים את הגודל של מרחבי בקלות על-ידי שינוי היחס בין המחירים זרימה של השלבים השונים. בעקבות את הפרוטוקול, חלקיק קטרים בין 200 ו-400 מיקרומטר יכול להיות מיוצר באופן מבוקר היטב על-ידי בחירת הזרם למשקל, כפי שמוצג באיור 2ב1. התוצאות הטובות ביותר מתקבלים עבור זרימת המחירים של שלב רציפה (קיוסי) בין 1.5 ל- 2.0 mL/h, זרימה למשקל של QC/Qd (Qd = קצב הזרימה של שלב מונומר) בין 20 ל- 200. לקבלת המחירים זרימה של Qc = 1.75 מ ל/h ו- Qd = 0.35 מ ל ש, חלקיקים actuating היטב עם קוטר של מיקרומטר 270 שנצפו, לדוגמה. אם נבחרו גבוה יחסי Qc/Qd , היווצרות droplet הוא פחות נשלט, הפצה גודל של החלקיקים הופך הרבה יותר רחב. עבור יחס נמוך יותר, החלקיקים אינם כדורית יותר. בנוסף להתאמות קצב זרימה, המרחק של המנורה-UV הצינור פלמור, כמו גם המיקום בין השמאל לבין לקצה הימני של דיוק את הכיריים יכולים לשנות את המאפיינים הופעה של חלקיקי הקרח, וזה קורה, למשל, אם פלמור קינטיקה שנה בשל בחירת מונומר תערובת יצירות או להחיל הפילמור טמפרטורות שונה מהערכים המתוארים כאן.

איור 3 מראה של חלקיקים actuating אשר מאריך עד ל-70% כאשר הוא מחומם מעל שלב המעבר את הטמפרטורה שלו, אשר מוכיח כי הדרישה של גרימת אוריינטציה של הבמאי גבישי נוזלי לפני הפילמור מתגשמת. זה יישור של תוצאות mesogens הטיה בין השלב הרציף בעלי צמיגות גבוהה השטח טיפות מונומר של. אם משתמשים בשמנים הסיליקון של צמיגות נמוכה, הופעה של החלקיק הוא מופחת.

יתר על כן, ההתקן microfluidic מאפשר את השליטה סוגים שונים של תבניות הופעה, כגון התארכות או התכווצות במהלך שלב המעבר, על ידי שינוי קצב הטיה פועל טיפות במהלך הפילמור. זה יעובד בקלות במחירים זרימה מתמדת של שלב רציף בעזרת קטרים שונים הפנימי של הצינור הפילמור. איור 3 מראה של prolate בצורת חלקיקים, אשר מאריך לאורך ציר הסיבוב היה מסונתז בקצבי הטיה נמוכים יותר צינור הפילמור רחבה יותר (ID: 0.75 מ מ). המולקולות בגביש נוזלי (mesogens) מיושרים לאורך שדה מנהל קונצנטריים במקרה זה. בצד השני, חלקיקים דמויי רוד (כמופיע באיור 3ב') כוללים התכווצות במהלך שלב המעבר ויישור דו קוטבי של mesogens' מנהל שדה. החלקיק הזה הופק בקצבי ההטיה גבוהים בשפופרת הפילמור רזה (ID: 0.5 מ מ).

הפרוטוקול מתאר יתרון נוסף של תהליך microfluidic. מלבד חלקיקים בודדים, דוגמאות מורפולוגיות מורכבים יותר גם יכול להיות מסונתז. איור 3 ג מראה הגורמים חלקיקים ליבה-קליפה איור 3ד' חלקיק יאנוס אשר שניהם הופקו בעקבות חלק 2 ו 3 של פרוטוקול29,30.

אם כל השלבים של הפרוטוקול נעשים כראוי, יש חלקיקים בעל המאפיינים המופיעים באיור 4 לקבל3,41. איור 4, החימום והקירור עקומות מותוות עבור חלקיקים בודדים מסונתז במחירים זרימה שונים. על ידי חימום החלקיק מ בטמפרטורת החדר, סדר גבישי נוזלי - בהתחלה - מופחת עבור קצת, והתוצאה היא עיוות קטן של החלקיק. עם זאת, קרוב טמפרטורת המעבר שלב, התמצאות כל אובדת בפתאומיות, החלקיק מראה של התארכות חזק רק על ידי חימום זה עד כמה מעלות. על ידי קירור החלקיק היסטרזיס יכול להיות שנצפו, הצורה המקורית מתקבל. תהליך זה הוא הפיך על הופעה מחזורים רבים, כפי שמוצג באיור 4b.

Figure 1
איור 1 : כיוונונים Microfluidic. () הגנרל ההתקנה כוללת שלושה מזרקים, אשר מכילים שמן סיליקון הידראולי (1), את תערובת מימית מונומר (3), שמן סיליקון פאזה רציפה (4). התערובת מונומר גבישי נוזלי (2) מניחים באמבט מים (5)-363 K, אשר מחמם את גביש נוזלי למצב isotropic. פלמור של ה-droplet מאותחלת בצלחת חם (6)-338 K במדינת nematic של הגביש הנוזלי על ידי הקרנת UV (7). (ההגדרה של חלקיק בודד שווה את ההגדרה הכללית, אבל חסר את נימי השני, מזרק (3), צומת ה-t השנייה). (b) לוח זה מציג מלכודת המכיל שני נימים לצד זה לזו, אשר מאפשר היווצרות droplet יאנוס. (ג) core-המעטפת ההתקנה מורכב של נימי אשר הוא בקליבר לתוך נימי השני רחבה יותר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2: נציג חלקיקים שהושג בכיוונון חלקיק יחיד microfluidic. () לוח זה מציג תמונת מיקרוסקופ של monodisperse חלקיקי הקרח הכין בכיוונון חלקיק יחיד microfluidic. סרגל קנה מידה = 200 מיקרומטר. (b) לוח זה מראה את התלות של הקוטר של החלקיקים לגבי היחס בין קצב הזרימה של השמן (קיוסי) את קצב הזרימה של התערובת מונומר (Qd). הגודל של החלקיקים שהושג הוא רק התלויים על יחס מהירות של שני שלבים ולא על הערכים המוחלטים שלהם. (איור זה השתנה בין אוהם, פליישמן, קראוס, סרה, Zentel1 אוהם, סרה, Zentel41). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3 : תמונות מיקרוסקופ אופטי של ארבעה מורפולוגיות חלקיקים שונים ב- nematic המדינה (-353 K), לאחר מעבר פאזה ב איזוטרופיות המדינה (ב 413 K). אלה מראות () את התארכות של לשנות בצורת קרח חלקיקים (מנהל קונצנטריים שדה), (b) ההתכווצות של דמוי מוט בצורת קרח-חלקיק (שדה מנהל דו קוטבית), (ג) התארכות של בצורת לשנות ליבה-קליפה חלקיקים, ו- (ד) ההתכווצות של יאנוס prolate בצורת חלקיקים (החלק: קרח, ממש חלק: אקרילאמיד הידרוג). גודל ברים = 100 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. 

Figure 4
איור 4 : מאפייני הופעה ייצוגית חלקיקים בודדים. () לוח זה מראה את החימום וקירור עקומות של חלקיקי הקרח בכיוונון microfluidic חלקיק יחיד במחירים שונים זרימה בהכנה השלב רציפה. החלקיקים מוכן קצב הזרימה הגבוהה להראות את הופעה הכי חזק (70%) ויוצרים שתי עקומות היסטרזיס, בהתאמה. (b) זהו מגרש 10 מחזורים הופעה של חלקיקי הקרח מראה ירידה של הופעה שלהם מעל המספר מחזור. זה מוכיח כי החלקיקים הם תפור, הופעה הוא הפיך לחלוטין. הערה: הגרף הזה צויר על חלקיק גרם ממערכת הקרח הראשי-שרשרת אך נראה אותו הדבר עבור מערכת הקרח להשתמש במאמר זה. (איור זה השתנה מ אוהם, סרה, Zentel41). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. 

Discussion

תארנו הזיוף של חלקיקים בעלי מורפולוגיות שונות באמצעות גישה microfluidic כדי לייצר קרח microactuators. למטרה זו, המבוססת על נימי microfluidic setups נבנו אשר מאפשרים היווצרות droplet ואחריו photopolymerization בטמפרטורות מוגדרים.

כאן היבט קריטי אחד של סינתזה מוצלח זה הרכבה נכונה של ההתקנה. כל החיבורים בין החלקים יחיד חייב להיות קבוע כראוי כדי למנוע כל דליפה של הנוזלים, ההתקן חייב להיות נקי לפני כל סינתזה כדי למנוע סתימת. . זה גם הכרחי כי הניסוי מבוצעת בתנאים ללא UV, מאז, אחרת הפילמור מוקדמת של תערובת מונומר, ובכך שוב סתימת של ההתקנה תהיה התוצאה.

עד היום, הגישה microfluidic המתוארים כאן היא השיטה היחידה מסוגל לייצר הגורמים חלקיקי הקרח. בזאת, תהליך microfluidic ממלא שתי דרישות באותו זמן. מלבד ייצור של שפע של מיקרו-עצמים בגודל שווה, אוריינטציה של הבמאי גבישי נוזלי מושרה בהחלקיקים. בנוסף, זה הליך פשוט למדי מאז מספר רב של מפעילים יכול להיות מסונתז בשלב אחד. יישום שיטות אחרות, כיוון mesogens דורשת בדרך כלל צעד נוסף כמו מתיחה של המדגם או היישום של צילום-יישור שכבות. בנוסף, תהליכים אלה הם ידני, כלומר שהייצור של מפעילים רבים זה זמן רב. יתר על כן, המורפולוגיה הקרח הוא-אין ביותר מקרים-מוגבל ל סרטים פולימריים. החסרונות של הגישה microfluidic הם המגבלה של החלקיק גודל (כפי הקוטר הוא מוגבל ערכים בין 200 ו-400 מיקרומטר), פגיעות זו סתימת את נימי, ולצורך UV ללא תנאים במהלך הכנת החלקיקים ב ההתקנה.

מערכות בשבב משמשים לעתים קרובות עבור microfluidic חלקיקים הכוזבות מאז הם בקלות יכולים להיות מיוצר והם עשויים רק חתיכה אחת. כיוונונים אלה, אולם לא רק חסר את הצורך כוונון של טמפרטורות שונות במהלך הזרימה אלא גם אינם גמישים מספיק להחליף בקלות סתומים או שבורים חלקי microreactor. לפיכך, כיוונוני המבוסס על נימי שאנו משתמשים הם יותר מתאים הסינתזה של מפעילים קרח, כפי שהם למלא את דרישות מכריע.

מלבד התוצאות שהוצגו של הגורמים יאנוס-חלקיקים, ליבה-קליפה micropumps, הגורמים חלקיקים מורכבים יותר הכוללים מאפיינים חדשים יכול להיות מסונתז בעתיד ולפתוח אפשרויות חדשות עבור יישומים למפעיל רך. השינוי נוספת של חלקיקים יאנוס לחלקיקים רב מגיבה כבר נמצאת בביצוע. לכן, אנו מקדמים היכרות של פולימר השני של מגיב בטמפרטורה חוץ הקרח actuating. אפשרויות נוספות עבור דגמים חדשים של חלקיק יכול לנבוע גם השימוש נוזל גבישי אזו-מונומרים, כשהתוצאה הופעה מבוססת אור של קרח-חלקיקים17,18. במקרה הזה, אנחנו יכולים לחשוב יאנוס חלקיקים המכילים הן של טמפרטורה-מגיב כמו גם חלק הגורמים-צילום. הסינתזה של חלקיקים ליבה-קליפה המונעת על-ידי אור או מבנים דמויי-צינור מציע עיצוב חלקיקים אפשרי אחר, שתוביל צילום מגיב micropumps. השינוי של ההליכים microfluidic עקרון אשר הצגנו לעיל צריך לאפשר מגוון של מפעילים חדשים.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

המחברים תודה קרן המדע הגרמני למימון העבודה (זי 230/24-1).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
NanoTight fitting for 1/16'' OD tubings Postnova_IDEX F-333N
NanoTight ferrule for 1/16'' OD tubings Postnova_IDEX F-142N
PEEK Tee for 1/16” OD Tubing Postnova_IDEX P-728 T-junction
Female Fitting for 1/16” OD Tubing Postnova_IDEX P-835 female luer-lock
Male Fitting for 1/8” OD Tubing Postnova_IDEX P-831 male luer-lock
Female Luer Connectors for use with 3/32” ID tubings Postnova_IDEX P-858 for the syrringe's tip
NanoTight FEP tubing sleeve ID: 395 µm OD: 1/16'' Postnova_IDEX F-185
Fused Silica Capillary Tubing ID: 100 µm OD: 165 µm Postnova Z-FSS-100165 glass capillary
Fused Silica Capillary Tubing ID: 280 µm OD: 360 µm Postnova Z-FSS-280360 glass capillary
‘‘Pump 33’’ DDS Harvard Apparatus 70-3333 syringe pump
Precision hot plate Harry Gestigkeit GmbH PZ 28-2
Stereomicroscope stemi 2000-C Carl Zeiss Microscopy GmbH 455106-9010-000
Mercury vapor lamp Oriel LSH302 LOT Intensity: 500 W
Teflon Kapillare, 1/16'' x 0,75mm WICOM WIC 33104 teflon tube
Teflon Kapillare, 1/16'' x 0,50mm WICOM WIC 33102 teflon tube
Teflon Kapillare, 1/16'' x 0,17mm WICOM WIC 33101 teflon tube
Silicion oil 1.000 cSt Sigma Aldrich 378399
Silicion oil 100 cSt Sigma Aldrich 378364
1,6-hexanediol dimethacrylate Sigma Aldrich 246816 Crosslinker
Lucirin TPO Sigma Aldrich 415952 Initiator
Polarized optical microscope BX51 Olympus For analysis
Hotstage TMS 94 Linkam For analysis
Imaging software Cell^D Olympus For analysis

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ohm, C., Fleischmann, E. K., Kraus, I., Serra, C., Zentel, R. Control of the properties of micrometer-sized actuators from liquid crystalline elastomers prepared in a microfluidic setup. Advanced Functional Materials. 20 (24), 4314-4322 (2010).
  2. Urbanski, M., et al. Liquid crystals in micron-scale droplets, shells and fibers. Journal of Physics: Condensed Matter. 29 (13), 133003 (2017).
  3. Hessberger, T., Braun, L., Zentel, R. Microfluidic synthesis of actuating microparticles from a thiol-ene based main-chain liquid crystalline elastomer. Polymers (Basel). 8 (12), (2016).
  4. Palagi, S., et al. Structured light enables biomimetic swimming and versatile locomotion of photoresponsive soft microrobots. Nature Materials. , (February) 1-8 (2016).
  5. Ohm, C., Brehmer, M., Zentel, R. Liquid crystalline elastomers as actuators and sensors. Advanced Materials. 22, 3366-3387 (2010).
  6. White, T. J., Broer, D. J. Programmable and adaptive mechanics with liquid crystal polymer networks and elastomers. Nature Materials. 14 (11), 1087-1098 (2015).
  7. Liu, D., Broer, D. J. Liquid crystal polymer networks: preparation, properties, and applications of films with patterned molecular alignment. Langmuir. 30 (45), 13499-13509 (2014).
  8. Ube, T., Ikeda, T. Photomobile polymer materials with crosslinked liquid-crystalline structures: molecular design, fabrication, and functions. Angewandte Chemie International Edition in English. 53 (39), 10290-10299 (2014).
  9. Zentel, R., Schmidt, G. F., Meyer, J., Benalia, M. X-ray investigations of linear and cross-linked liquid-crystalline main chain and combined polymers. Liquid Crystals. 2 (5), 651-664 (1987).
  10. Kapitza, H., Zentel, R. Combined liquid-crystalline polymers with chiral phases, 2 Lateral substituents. Macromolecular Chemistry and Physics. 189, 1793 (1988).
  11. Li, M. -H., Keller, P. Artificial muscles based on liquid crystal elastomers. Philosophical Transactions of the Royal Society A. Mathematical, Physical, and Engineering Sciences. 364 (1847), 2763-2777 (2006).
  12. Wiesemann, A., Zentel, R., Pakula, T. Redox-active liquid-crystalline ionomers: 1. Synthesis and rheology. Polymer (Guildford). 33 (24), 5315-5320 (1992).
  13. Pei, Z., Yang, Y., Chen, Q., Terentjev, E. M., Wei, Y., Ji, Y. Mouldable liquid-crystalline elastomer actuators with exchangeable covalent bonds. Nature Materials. 13 (1), 36-41 (2014).
  14. Wang, Z., Tian, H., He, Q., Cai, S. Reprogrammable, reprocessible, and self-healable liquid crystal elastomer with exchangeable disulfide bonds. ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (38), 33119-33128 (2017).
  15. Chambers, M., Finkelmann, H., Remškar, M., Sánchez-Ferrer, A., Zalar, B., Žumer, S. Liquid crystal elastomer-nanoparticle systems for actuation. Journal of Materials Chemistry. 19 (11), 1524-1531 (2009).
  16. Braun, L. B., Linder, T., Hessberger, T., Zentel, R. Influence of a crosslinker containing an azo group on the actuation properties of a photoactuating LCE system. Polymers.(Basel). 8 (12), 435 (2016).
  17. Braun, L. B., Hessberger, T., Zentel, R. Microfluidic synthesis of micrometer-sized photoresponsive actuators based on liquid crystalline elastomers. Journal of Materials Chemistry C. 4, 8670-8678 (2016).
  18. Ikeda, T., Mamiya, J. I., Yu, Y. Photomechanics of liquid-crystalline elastomers and other polymers. Angewandte Chemie International Edition. 46, 506-528 (2007).
  19. Zeng, H., Wani, O. M., Wasylczyk, P., Kaczmarek, R., Priimagi, A. Self-regulating iris based on light-actuated liquid crystal elastomer. Advanced Materials. 29 (30), 1-7 (2017).
  20. Küpfer, J., Finkelrnann, H. Nematic liquid single crystal elastomers. Macromolecular Rapid Communications. 12, 717-726 (1991).
  21. Bergmann, G. H. F., Finkelmann, H., Percec, V., Zhao, M. Y. Liquid-crystalline main-chain elastomers. Macromolecular Rapid Communications. 18 (5), 353-360 (1997).
  22. Li, M. H., Keller, P., Yang, J., Albouy, P. A. An artificial muscle with lamellar structure based on a nematic triblock copolymer. Advanced Materials. 16 (21), 1922-1925 (2004).
  23. Brehmer, M., Zentel, R., Wagenblast, G., Siemensmeyer, K. Ferroelectric liquid-crystalline elastomers. Macromolecular Chemistry and Physics. 195 (6), 1891-1904 (1994).
  24. Beyer, P., Terentjev, E. M., Zentel, R. Monodomain liquid crystal main chain elastomers by photocrosslinking. Macromolecular Rapid Communications. 28 (14), 1485-1490 (2007).
  25. Ditter, D., et al. MEMS analogous micro-patterning of thermotropic nematic liquid crystalline elastomer films using a fluorinated photoresist and a hard mask process. Journal of Materials Chemistry C. 5, 12635-12644 (2017).
  26. Lopez-Valdeolivas, M., Liu, D., Broer, D. J., Sánchez-Somolinos, C. 4D printed actuators with soft-robotic functions. Macromolecular Rapid Communications. 1700710, 3-9 (2017).
  27. Ohm, C., Kapernaum, N., Nonnenmacher, D., Giesselmann, F., Serra, C., Zentel, R. Microfluidic synthesis of highly shape-anisotropic particles from liquid crystalline elastomers with defined director field configurations. Journal of the American Chemical Society. 133 (14), 5305-5311 (2011).
  28. Ohm, C., et al. Preparation of actuating fibres of oriented main-chain liquid crystalline elastomers by a wetspinning process. Soft Matter. 7, 3730 (2011).
  29. Hessberger, T., et al. Co-flow microfluidic synthesis of liquid crystalline actuating Janus particles. Journal of Materials Chemistry C. 4, 8778-8786 (2016).
  30. Fleischmann, E. -K., Liang, H. -L., Kapernaum, N., Giesselmann, F., Lagerwall, J., Zentel, R. One-piece micropumps from liquid crystalline core-shell particles. Nature Communications. 3, 1178 (2012).
  31. Khan, I. U., et al. Microfluidic conceived drug loaded Janus particles in side-by-side capillaries device. International Journal of Pharmaceutics. 473 (1-2), 239-249 (2014).
  32. Vennes, M., Martin, S., Gisler, T., Zentel, R. Anisotropic particles from LC polymers for optical manipulation. Macromolecules. 39 (24), 8326-8333 (2006).
  33. Serra, C. a, et al. Engineering polymer microparticles by droplet microfluidics. Journal of Flow Chemistry. 3 (3), 66-75 (2013).
  34. Seo, M., Nie, Z., Xu, S., Lewis, P. C., Kumacheva, E. Microfluidics: from dynamic lattices to periodic arrays of polymer disks. Langmuir. 21 (11), 4773-4775 (2005).
  35. Kim, K., Pack, D. Microspheres for drug delivery. BioMEMS and Biomedical Nanotechnology. 2, 19-50 (2006).
  36. Kim, J. -W., et al. Titanium dioxide/poly(methyl methacrylate) composite microspheres prepared by in situ suspension polymerization and their ability to protect against UV rays. Colloid and Polymer Science. 280 (6), 584-588 (2002).
  37. Serra, C., Berton, N., Bouquey, M., Prat, L., Hadziioannou, G. A predictive approach of the influence of the operating parameters on the size of polymer particles synthesized in a simplified microfluidic system. Langmuir. 23 (14), 7745-7750 (2007).
  38. Chang, Z., Serra, C. a, Bouquey, M., Prat, L., Hadziioannou, G. Co-axial capillaries microfluidic device for synthesizing size- and morphology-controlled polymer core-polymer shell particles. Lab on a Chip. 9, 3007-3011 (2009).
  39. Braun, L. B., Hessberger, T., Serra, C. A., Zentel, R. UV-free microfluidic particle fabrication at low temperature using ARGET-ATRP as the initiator system. Macromolecular Reaction Engineering. 10 (6), 611-617 (2016).
  40. Thomsen, D. L., et al. Liquid crystal elastomers with mechanical properties of a muscle. Macromolecules. 34, 5868-5875 (2001).
  41. Ohm, C., Serra, C., Zentel, R. A continuous flow synthesis of micrometer-sized actuators from liquid crystalline elastomers. Advanced Materials. 21 (47), 4859-4862 (2009).

Tags

כימיה גיליון 135 Microfluidic חלקיק חלקיק יאנוס הליבה-shell חלקיקים ננו-ספירה למפעיל שרירים מלאכותיים נוזל גבישי אלסטומר מגיב לגירויים photopolymerization זרימה רציפה סינתזה
Microfluidic הכנת Elastomer גבישי נוזלי מפעילים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hessberger, T., Braun, L. B., Serra, … More

Hessberger, T., Braun, L. B., Serra, C. A., Zentel, R. Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators. J. Vis. Exp. (135), e57715, doi:10.3791/57715 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter