Summary
यहाँ, हम एक भट्ठी के माध्यम से गुरुत्वाकर्षण ड्राइंग द्वारा polydimethylsiloxane (PDMS) सिलिकॉन के लंबे तंतुओं का उत्पादन करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं । रेशा व्यास और लंबाई में सेंटीमीटर के दसियों में micrometers के सैकड़ों के आदेश पर कर रहे हैं और एक Arduino-नियंत्रित कोरोना निर्वहन प्रणाली के माध्यम से hydrophobically patterning हैं ।
Abstract
Polydimethylsiloxane (PDMS) सिलिकॉन एक बहुमुखी बहुलक है कि आसानी से लंबे तंतुओं में नहीं बनाई जा सकती है । पारंपरिक कताई तरीकों में विफल क्योंकि PDMS पिघलने पर लंबी दूरी की तरलता प्रदर्शित नहीं करता है । हम बहुलक का एक कदम तापमान प्रोफ़ाइल द्वारा PDMS के तंतुओं का उत्पादन करने के लिए एक बेहतर विधि परिचय के रूप में यह एक द्रव से एक elastomer को पार लिंक । इसकी गर्म तापमान चिपचिपापन की निगरानी करके, हम समय की एक खिड़की का अनुमान है जब इसकी सामग्री गुण लंबे तंतुओं में ड्राइंग करने के लिए संशोधन कर रहे हैं । रेशा एक उच्च तापमान ट्यूब ओवन के माध्यम से गुजरती हैं, उन्हें पर्याप्त रूप से काटा जा करने के लिए इलाज । ये रेशा व्यास और दसियों सेंटीमीटर लंबाई में सैकड़ों micrometers के क्रम पर होते हैं, और यहाँ तक कि अब और पतले रेशा संभव हैं. ये रेशा बल्क PDMS के कई मटेरियल गुण रखते हैं, जिनमें स्विचिंग hydrophobicity भी शामिल है. हम एक स्वचालित कोरोना का निर्वहन पैटर्न विधि के साथ इस क्षमता का प्रदर्शन । इन नमूनों PDMS सिलिकॉन रेशा सिलिकॉन बुनाई, गैस पारगंय सेंसर घटकों में आवेदन किया है, और मॉडल अतिसूक्ष्म foldamers.
Introduction
Polydimethylsiloxane (PDMS) सिलिकॉन कई विनिर्माण और अनुसंधान अनुप्रयोगों के साथ एक मोटे तौर पर इस्तेमाल किया सामग्री है । यह गर्मी और पानी प्रतिरोधी, बिजली से अछूता, hydrophobic, गैस पारगंय, भोजन सुरक्षित, संगत, और एक लगभग आदर्श Poisson अनुपात के साथ लचीला है । इसके अतिरिक्त, यह आसानी से विभिंन कार्यात्मक अणुओं के लिए एक मेजबान के रूप में सेवा कर सकते हैं, या तो पहले या1,2इलाज के बाद जोड़ा । इसकी सतह UVO, ऑक्सीजन प्लाज्मा, या कोरोना के निर्वहन के लिए अपने hydrophobicity स्विच और अल्पकालिक आत्म-आसंजन3,4,5प्रेरित द्वारा आसानी से परिवर्तनीय है । विशेष रूप से, यह भी microfluidics6में इस्तेमाल किया गया है ।
PDMS के तंतु उच्च सतह क्षेत्र सिलिकॉन बुनाई, सिलिकॉन फाइबर सेंसर7, और सिलिकॉन आधारित additive विनिर्माण सामग्री (3 डी मुद्रण) के उत्पादन में विशेष रूप से उपयोगी होते हैं । हमारी प्रयोगशालाओं में, हम तह का अध्ययन करने के लिए एक मंच के रूप में PDMS के hydrophobically नमूनों रेशा का उपयोग करें । टीम एक जलीय वातावरण में एक athermal ध्वनिक उत्तेजना और इमेजिंग प्रणाली के माध्यम से है रेशा के गठन के आंकड़ों का अध्ययन पहले8की सूचना दी ।
पारंपरिक रूप-कास्टिंग के जरिए PDMS से उच्च पहलू-अनुपात रेशा बनाना चुनौतीपूर्ण है. रेशा बड़े सतह क्षेत्र के लिए मात्रा अनुपात है, जो मोल्ड9से जारी पेचीदा है । शोधकर्ताओं ने नेनो रेशा10,11,12में निरंतर electrospinning के लिए वाहक पॉलिमर के साथ PDMS खोल सफलता मिली है, हालांकि जिसके परिणामस्वरूप रेशा शुद्ध PDMS नहीं कर रहे हैं ।
अंय सामग्रियों से बाहर macroscale रेशा पैदा करने के लिए प्रमुख विनिर्माण विधि एक जलाशय से एक चिपचिपा तरल एक ताकना के माध्यम से बाहर ड्राइंग शामिल है । आमतौर पर, चिपचिपा तरल एक थर्माप्लास्टिक या गिलास कि जलाशय में उच्च तापमान पर द्रव है और एक (अक्सर अमली) ठोस रेशा के रूप में यह एक चिमनी के माध्यम से बाहर खींचा है में ठंडा है । इस प्रक्रिया को कभी कभार पिघला कताई कहा जाता है, और यह PDMS के साथ असंगत है क्योंकि PDMS पिघलने पर लंबी दूरी की तरलता प्रदर्शित नहीं करता है । ब्लॉक सह सिलिकॉन और अल्फा-मिथाइल styrene के पॉलिमर पिघल कताई के माध्यम से रेशा उत्पादन करने के लिए दिखाया गया है, लेकिन फिर, परिणामस्वरूप रेशा13PDMS शुद्ध नहीं हैं ।
विधि हम यहां रूपरेखा पिघलने जैसा है-कताई, जलाशय और चिमनी के सापेक्ष तापमान को छोड़कर बदल रहे हैं । PDMS एक कमरे के तापमान जलाशय में द्रव है, क्योंकि यह अभी तक पार से जोड़ने को पूरा नहीं किया है । PDMS की चिपचिपाहट एक इलाज एजेंट के साथ सिलिकॉन तेल crosslinks के रूप में बदलता है, एक प्रक्रिया है कि थर्मल तेजी से किया जा सकता है । यह जलाशय में रखने से पहले, हम इलाज PDMS गर्मी जब तक यह एक लंबे गुरुत्वाकर्षण के लिए उपयुक्त चिपचिपापन तक पहुंच जाता है-ड्रिप, तो यह इलाज के बाद चिमनी में एक गर्म ट्यूब भट्ठी के माध्यम से ड्रिप । दृष्टिकोण कुछ हद तक "सूखी कताई", जिसमें पॉलिमर अस्थिर सॉल्वैंट्स कि ड्राइंग के दौरान लुप्त हो जाना में भंग कर रहे है तुलनीय है ।
हमारे ज्ञान के लिए, शुद्ध PDMS के लंबे रेशा उत्पादन की केवल रिपोर्ट की विधि हमारे पिछले प्रकाशन8 है । विधि यहां शुरू की प्रक्रिया की कला को कम करने के इरादे के साथ, मूल दृष्टिकोण पर एक महत्वपूर्ण सुधार है । सबसे विशेष रूप से, पूर्व इलाज के दौरान मंच और समय ठंडा-डाउन समय के दौरान चिपचिपापन को मापने के द्वारा, हम रेशा spinnability की एक प्रायोगिक सुलभ खिड़की की रिपोर्ट करने में सक्षम हैं । हम भी एक Arduino-नियंत्रित कोरोना patterning प्रणाली के माध्यम से रेशा पर दोहराया, स्थानीयकृत सतह संशोधनों के उत्पादन का एक साधन है, रेशा के साथ अनुदैर्ध्य hydrophobic पैटर्न को सक्षम करने का परिचय ।
Protocol
1. PDMS रेशा
- भट्ठी और बाहर निकालना विधानसभा
- एक पैमाइश वाल्व के माध्यम से घर हवा की आपूर्ति के लिए १.५९ mm इनर व्यास उच्च तापमान सिलिकॉन रबर टयूबिंग संलग्न ( चित्रा 1देखें) । ट्यूबिंग के दूसरे छोर कनेक्ट एक १.०८ मिमी त्रिज्या खोलने के आसपास एक म्यान से मिलकर एक बाहर निकालना अनुकूलक, जो रेशा के चारों ओर एक स्थिर नीचे airflow का उत्पादन होगा (जैसे, एक airflow पर एक कस्टम machined पीतल म्यान लगभग १.४ L/ ; विनिर्देशों के लिए पूरक चित्रा 1 देखें).
नोट: अधिमानतः आसपास आग बुझाने के साथ एक कम हवा में प्रवाह वातावरण में तंतुओं का उत्पादन । - किसी भी अतिरिक्त PDMS पर कब्जा करने के लिए पंनी के साथ एक बेलनाकार सिरेमिक ट्यूब फर्नेस (जैसे, 17 मिमी भीतरी व्यास, १०७.७ मिमी लंबाई) सतह को कवर ।
- ऊर्ध्वाधर ट्यूब भट्ठी के ऊपर बाहर निकालना अनुकूलक माउंट, भट्ठी को खोलने के केंद्र और भट्ठी के स्तर पर तो रेशा के माध्यम से पारित होगा ।
- उच्च तापमान सिलिकॉन रबर अर्द्ध स्पष्ट टयूबिंग के माध्यम से बाहर निकालना अनुकूलक के लिए निकालना मशीन कनेक्ट ।
- गर्मी भट्ठी जब तक भीतरी तापमान लगभग २५० डिग्री सेल्सियस के रूप में एक अवरक्त थर्मामीटर द्वारा मापा जाता है, एक चर ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करने के लिए तापमान को विनियमित ।
- बाहर निकालना एडेप्टर के नीचे से भट्ठी ले जाएँ ताकि बाहर निकालना एडाप्टर रेशा उत्पादन करने से पहले गर्मी नहीं है ।
- एक पैमाइश वाल्व के माध्यम से घर हवा की आपूर्ति के लिए १.५९ mm इनर व्यास उच्च तापमान सिलिकॉन रबर टयूबिंग संलग्न ( चित्रा 1देखें) । ट्यूबिंग के दूसरे छोर कनेक्ट एक १.०८ मिमी त्रिज्या खोलने के आसपास एक म्यान से मिलकर एक बाहर निकालना अनुकूलक, जो रेशा के चारों ओर एक स्थिर नीचे airflow का उत्पादन होगा (जैसे, एक airflow पर एक कस्टम machined पीतल म्यान लगभग १.४ L/ ; विनिर्देशों के लिए पूरक चित्रा 1 देखें).
- आंशिक रूप से पूर्व इलाज PDMS
- पहले से गरम तापमान नियंत्रण के साथ एक विस्कोमीटर में ६५.० ° c करने के लिए एक डिस्पोजेबल नमूना ट्यूब । एक उपयुक्त विस्कोमीटर और धुरी का प्रयोग करें, ऐसी है कि एक 200-10000 mPa · s की सीमा में viscosities उपाय कर सकते हैं ।
- अच्छी तरह से एक वजन नाव में अपने इलाज एजेंट के १.८ जी के साथ PDMS आधार के १८.० जी मिश्रण और एक कमरे के तापमान में मिश्रण जगह (आरटी) 15 मिनट के लिए वैक्यूम desiccator या जब तक कोई बुलबुले रहते हैं । desiccator समय पर वेंट करने के लिए सतह के पास बुलबुले पॉप ।
नोट: निम्नलिखित समय सामग्री की तालिकामें निर्दिष्ट PDMS आधार और इलाज एजेंट का उपयोग मान लिया गया है । - countertop पर गरम नमूना ट्यूब में मिश्रण के १७.७ जी डालो (कुछ वजन नाव को आसंजन के लिए खो दिया है) । विस्कोमीटर में नमूना ट्यूब पुन: डालें ।
- चिपचिपापन माप ले एक बार प्रति मिनट, विस्कोमीटर कताई धीरे (5 rpm) रखते हुए ।
- जब चिपचिपापन पहुंचता है ४००० mPa · s, चिमटा के साथ नमूना ट्यूब को हटाने और तुरंत कमरे के तापमान बाहर निकालना में डालना. एक समय खिड़की है कि गर्मी को हटाने से लगभग ४.५ मिनट शुरू होता है और एक बाद 4 मिनट के लिए रहता है में तंतुओं का उत्पादन ।
- बाहर निकालना PDMS के लिए रेशा फार्म
- देरी समय के दौरान, यह सुनिश्चित फर्नेस २५० ° c एक अवरक्त थर्मामीटर का उपयोग कर रहा है ।
- विस्कोमीटर से नमूना ट्यूब को हटाने के बाद लगभग 4 मिनट, भट्ठी वापस बाहर निकालना एडाप्टर के नीचे ले जाएँ और एक गर्मी सुरक्षित दस्ताने का उपयोग कर ट्यूब भट्ठी के साथ बाहर निकालना एडाप्टर के भीतरी सुई संरेखित करें ।
- समय से बाहर निकालना पर पेंच ट्विस्ट, PDMS की एक सतत स्ट्रीम करने के लिए भट्ठी के माध्यम से ड्रिप की अनुमति ।
नोट: यदि बूंदें रेशा के बजाय फार्म, आगे आर टी इलाज के लिए 30 एस रुको और फिर से प्रयास करें । लगातार घुमा PDMS भट्ठी के माध्यम से भी जल्दी धक्का । आम तौर पर, छोटे भड़क अप भट्ठी बंद करके संभाला जा सकता है और एक गैर प्रवाहकीय छड़ी का उपयोग करने के लिए भट्ठी से किसी भी निर्मित PDMS को उखाड़ फेंकना ।
चेतावनी: यदि PDMS दीवारों या भट्ठी के शीर्ष पर ड्रिप, वहां एक भड़क उठने की संभावना है । - एक बार PDMS स्ट्रीम पतली करने के लिए शुरू होता है, बाहर निकालना एक अतिरिक्त आधा क्रांति मोड़ । प्रत्येक परीक्षण के बारे में 16 दिया बाहर निकालना मशीन का उपयोग क्रांतियों है ।
- प्रत्येक मोड़ के बाद भट्ठी के नीचे लकड़ी की छड़ें पर रेशा इकट्ठा और लगभग 12 एच के लिए इलाज खत्म करने के लिए उन्हें लकड़ी के रैक भर में करना ।
2. कंप्यूटर नियंत्रित कोरोना निर्वहन के साथ PDMS रेशा की सतहों पैटर्न
- arduino-नियंत्रित रेशा-स्थिति और कोरोना निर्वहन नियंत्रण प्रणाली: पूरक में तारों आरेख प्रति एक कोरोना निर्वहन डिवाइस के तहत रेशा खींचती है कि खुले स्रोत Arduino माइक्रोप्रोसेसर नियंत्रित stepper मोटर इकट्ठा सामग्री। सिस्टम के लिए पूरक सामग्री में कस्टम Arduino कोड सॉफ्टवेयर अपलोड करें.
- उपकरण के साथ रेशा सतह पैटर्न
- कोड में वांछित पैटर्न दर्ज करें ("पैटर्न" सरणी) और यह Arduino के लिए यूएसबी के माध्यम से अपलोड.
- 1% सोडियम dodecyl सल्फेट के साथ एक ठीक रेशा धोने और अत्यधिक शुद्ध पानी के साथ कुल्ला । रेशा को हवा के साथ सुखा लें ।
- एक विद्युत गैर एक कट-आउट के साथ स्लैब का आयोजन पर रेशा प्लेस (उदाहरणके लिए, लेजर कटौती एक्रिलिक, पूरक आंकड़ा 3ए देखें) कि रेशा हवा में निलंबित कर दिया जा करने के लिए अनुमति देता है । स्लैब के लिए रेशा के सिरों को सुरक्षित करने के लिए डबल पक्षीय टेप का उपयोग करें ।
- ऐक्रेलिक पटरियों के बीच में एक हवादार कोरोना निर्वहन बॉक्स में स्लैब प्लेस और यह सुनिश्चित करें कि यह स्तर है । एक्रिलिक के तहत एक मोबाइल धातु स्लैब प्लेस, धातु स्लैब के किनारे के साथ रेशा संरेखित ।
- कोरोना निर्वहन इलेक्ट्रोड (जैसे, एक स्प्रिंग इलेक्ट्रोड टिप) लगभग 3 मिमी रेशा के ऊपर रखें और Arduino-नियंत्रित आउटलेट में कोरोना चार्जर प्लग.
- एक्रिलिक स्लैब पर परिपत्र कट-आउट करने के लिए एक गैर प्रवाहकीय लाइन टाई । Arduino के लिए लाइन के दूसरे छोर का पालन करें-stepper मोटर नियंत्रित ( पूरक चित्रा 3BCदेखें).
- क्रमादेशित कोड के साथ पैटर्न शुरू करने के लिए Arduino सर्किट में बटन दबाएँ. कोरोना निर्वहन एक कम वर्तमान ४.५ मेगाहर्ट्ज बिजली क्षेत्र 10-40 केवी के एक निर्गम वोल्टेज है कि यह हाइड्रोफिलिक प्रदान करने के लिए PDMS की सतह को संशोधित करता है के साथ द्वारा उत्पादित है ।
चेतावनी: वर्तमान कम है, लेकिन डिवाइस हवा में ओजोन और यूवी विकिरण पैदा करता है । अधिमानतः यह एक धुएं हुड में, एक वेंट एक्रिलिक शील्ड के पीछे का उपयोग करें ।
Representative Results
विधि (चित्रा 1) सफलतापूर्वक व्यास में लगभग २०० µm के रेशा का उत्पादन (चित्रा 2) और 10 सेमी के आदेश पर अलग लंबाई की. अब रेशा ड्राइंग उपकरण जुटाने के द्वारा उत्पादित किया जा सकता है, और औसत रेशा व्यास 50-300 µm प्रति रन के बीच भिंन हो सकते हैं । रेशा लचीला और मजबूत कर रहे हैं, और लोच के उनके मापांक थोक PDMS8के लिए तुलनीय है । इस प्रोटोकॉल में, PDMS और रेशा ड्राइंग पूर्व इलाज के बीच काम के समय आसानी से सामग्री (चित्रा 3) परिवहन के लिए काफी लंबे समय से है ।
कोरोना निर्वहन के माध्यम से Hydrophobicity patterning छोटी बूंद संपर्क कोणों के माध्यम से सत्यापित किया जा सकता है । संपर्क कोण विश्लेषण रेशा के बेलनाकार आकार से जटिल है; बूंदें या तो एक सममित बैरल आकार या विषम खोल आकार14फार्म कर सकते हैं । हमारे रेशा के लिए, 1 µ l पानी की बूंदों का उपयोग, इन दो आकृतियों कोरोना का इलाज हाइड्रोफिलिक सतहों और अनुपचारित hydrophobic PDMS, क्रमशः (चित्रा 4) के अनुरूप है ।
चित्र 1: रेशा उत्पादन विधि की योजनाबद्ध । Degassed, पार से जोड़ने PDMS ६५ ° c पर गरम है जब तक इसकी चिपचिपाहट ४००० mPa तक पहुंचता है । यह तो ठंडा है और एक बाहर निकालना है कि एक नीचे हवा के माध्यम से सामग्री धक्का-आवरण खोल, तो एक ट्यूब भट्ठी के माध्यम से पहले तंतु के रूप में काटा जा रहा है के लिए हस्तांतरित । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 2: विधि के प्रदर्शन से रेशा चौड़ाई का हिस्टोग्राम। चौड़ाई 6 रेशा से अधिक रेशा के प्रति सेमी कर रहे हैं, जिनकी कुल लंबाई लगभग ८० सेमी था । रेशा एक flatbed स्कैनर द्वारा स्कैन और कस्टम सप्तक लिपियों15द्वारा विश्लेषण किया गया । इनसेट: एक शासक के आगे एक विस्तारित रेशा का प्रतिनिधि छवि । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 3: PDMS चिपचिपापन बनामसमय । degassed PDMS बेस और समय के एक समारोह के रूप में इलाज एजेंट के 5 RPM पर चिपचिपापन माप, अलग तापमान प्रोफाइल के साथ । सतत हीटिंग (ग्रे हीरे) ६५ डिग्री सेल्सियस पर है, चिपचिपापन में तेजी से वृद्धि का प्रदर्शन किया । काले डेटा अंक ६५ ° c पर हैं, से पहले कमरे के तापमान को हटाने के लिए जब चिपचिपापन ४००० mPa ऊपर विधि प्रति s तक पहुंचता है । लाल डेटा अंक 25 डिग्री सेल्सियस के लिए ठंडा करने के बाद एक ही नमूना चिपचिपापन का प्रतिनिधित्व करते हैं । डेटा में दिखाया गया गैप तब होता है जबकि विस्कोमीटर को बर्फ के पानी के बहाव के साथ 25 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जा रहा है । सियान खिड़की समय है जब रेशा उत्पादन विधि के अनुसार होता है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 4: Hydrophobically नमूनों रेशा । (क) रेशा एक बारी hydrophobicity पैटर्न, हर 2 सेमी, Arduino-नियंत्रित-कोरोना विधि ऊपर वर्णित का उपयोग कर, और पानी की 1 µ एल बूंदों के साथ visualized के साथ नमूनों था । (ख) बूंदें या तो एक खोल (बाएं) या बैरल (दाएं) अनुरूप है रेशा स्थानीय hydrophobicity14के आधार पर अपनाने । शैल संपर्क कोण सीधे अनुमानित हैं, जबकि planar-बराबर संपर्क कोण बैरल पर-बूंदों एक विश्लेषणात्मक समाधान8के लिए फिटिंग द्वारा निर्धारित कर रहे हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
पूरक चित्रा 1: airflow म्यान के साथ बाहर निकालना अनुकूलक के आयाम. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
पूरक चित्रा 2: कोरोना पैटर्न के लिए तारों आरेख. कोरोना निर्वहन डिवाइस relayed पावर स्रोत में प्लग किया गया है । रेशा एक गैर द्वारा संलग्न एक ट्रे पर लोड किया जाता है एक धुरी (पूरक आंकड़ा 3) के माध्यम से stepper मोटर के लिए तार का आयोजन. पैटर्न नीचे छोड़ दिया पर Arduino माइक्रोप्रोसेसर पर अपलोड की गई है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
पूरक चित्रा 3: रेशा पैटर्न के लिए भागों की योजनाबद्ध. (एक) जहां रेशा निलंबित कर दिया है एक खोलने के साथ ट्रे । (ख) कदाचारी तार के लिए धुरी ०.८ सेमी छेद के माध्यम से ट्रे को stepper मोटर जोड़ने । (ग) धुरी के नीचे देखें, stepper मोटर शाफ्ट के लिए अनुकूलक दिखा. हम लेजर से सभी भागों गढ़े ३.२ mm एक्रिलिक, जो एक साथ चिपके हुए जब आवश्यक कट गया था । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
पूरक चित्रा 4: रेशा पैटर्न की छवि. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
Discussion
वे गुरुत्वाकर्षण ड्राइंग के लिए उपयुक्त हैं तो इस विधि के आधार पर इलाज PDMS के सामग्री गुण जोड़ तोड़ है । स्थिर रेशा में गुरुत्वाकर्षण ड्राइंग बूंदों तीन क्वांटिटी पैरामीटर16द्वारा नियंत्रित किया जाता है । वे छोटी बूंद की जड़ता के सापेक्ष गुरुत्वाकर्षण (Froude), सतह तनाव (वेबर), और चिपचिपापन (रेनॉल्ड्स) से संबंधित हैं । crosslinking के महत्वपूर्ण कदम PDMS जब तक यह प्रयोग हमारे विधि के प्रति स्थिर विस्तार सबूत सबसे नाटकीय रूप से अपने रेनॉल्ड्स संख्या बदल, यह परिमाण के एक आदेश से अधिक से कम करने, ०.८३ से ०.०७ । इसके विपरीत, एक अंय क्वांटिटी पैरामीटर में अगले सबसे बड़ा परिवर्तन वेबर संख्या है, जो केवल डबल्स है । यह PDMS spinnability ट्रैकिंग के लिए एक संवेदनशील प्रॉक्सी के रूप में चिपचिपापन के उपयोग का समर्थन करता है ।
हमारे पहले रेशा उत्पादन विधि पर एक महत्वपूर्ण सुधार है कि प्रोटोकॉल के दौरान चिपचिपापन प्रोफ़ाइल प्रयोगात्मक कार्य समय निर्धारित करने के लिए प्रयोग किया जाता है । तकनीक की सीमाओं का निर्धारण करने के लिए, हम पहले प्रोटोकॉल प्रति PDMS के एक बैच ठीक, यह गर्मी से हटा दिया, और कमरे के तापमान पर चिपचिपापन माप लिया के रूप में PDMS जारी पार से जोड़ने । जिसके परिणामस्वरूप चिपचिपापन प्रोफ़ाइल (चित्रा 4) पता चलता है कि spinnability के लिए खिड़की ६५ डिग्री सेल्सियस गरम विस्कोमीटर से PDMS को दूर करके नाटकीय रूप से विस्तारित है । हमारे प्रोटोकॉल PDMS के हटाने शामिल है spinnability खिड़की में प्रवेश करने से पहले, तो नमूने की अनुमति के बारे में ४.५ मिनट के लिए crosslinking जारी रखने के रूप में यह कमरे के तापमान को ठंडा । बाद में, प्रयोगकर्ता लगभग 4 मिनट के लिए चल रहे crosslinking renders PDMS अब दराज से पहले इसे आकर्षित किया है ।
विधि के रूप में दिखाया गया है आसानी से ०.५ मीटर के आदेश पर µm और लंबाई के १०० एस के आदेश पर व्यास के साथ रेशा पैदा करता है । रेशा लंबाई बाहर निकालना और ट्यूब भट्ठी के नीचे सुलभ अंतरिक्ष द्वारा सीमित है । तकनीक का एक उचित संशोधन करने के लिए एक लंबे समय तक चिमनी में स्थापित करने के लिए अब रेशा उत्पादन होगा । एक संशोधन है कि हम अभी तक नहीं पता लगाया है एक गुरुत्वाकर्षण ड्रॉप पर भरोसा करने के बजाय रेशा खींच यांत्रिक है, जो पतले रेशा उपज हो सकता है ।
hydrophobically patterning के लिए एक महत्वपूर्ण कदम रेशा परिवेश स्थितियों में कोरोना निर्वहन के लिए जोखिम है । यह कुछ अस्पष्टता का परिचय, के रूप में आकार के निर्वहन की तीव्रता परिवेशी स्थितियों और स्थानीय चालकता से प्रभावित है । इसे रेशा के नीचे पिसे हुए केबिल रखकर और साथ ही कोरोना डिवाइस (10-40 केवी) की वोल्टेज को एडजस्ट करके ट्यून किया जा सकता है. कोरोना की सतह के तंत्र-संशोधन की संभावना है इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हस्तांतरण PDMS पक्ष चेन और रीढ़ की lysing । इन बांडों को तोड़ने के लिए, इलेक्ट्रॉनों के लिए एक अचालक-बैरियर निर्वहन17उत्पादन की आवश्यकता औसत ऊर्जा से कम ऊर्जा की आवश्यकता होगी । इस प्रकार, एक चौकस निर्वहन कि रेशा ढंक सतह संशोधन का उत्पादन करने की संभावना है और आसानी से पानी छोटी बूंद संपर्क कोण माप के माध्यम से परीक्षण किया जा सकता है ।
इस विधि सिलिकॉन PDMS रेशा और बाद में जटिल hydrophobic patterning के अपेक्षाकृत सतही उत्पादन में सक्षम बनाता है । प्रारंभिक उद्देश्य के लिए एक मॉडल foldamer प्रणाली है जिसमें hydrophobic पैटर्न के लिए चौकस रेशा तह रास्ते और मुड़े संरचनाओं का उत्पादन डिजाइन किया जा सकता है उपज है । इस testbed इंजीनियरिंग तह रास्ते के लिए सामान्य रूप से डिजाइन नियम प्रदान कर सकते हैं । ये रेशा भी hydrophobic के भाग के रूप में सामग्री अनुप्रयोगों हो सकता है या विलायक सूजन के माध्यम से रासायनिक प्रतिक्रियाशील बुनाई, या प्रतिक्रियाशील यौगिकों गैस-पारगंय PDMS में निलंबित के उपयोग में.
Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
लेखक आभार डब्ल्यू कुक से अंतर्दृष्टि और सहायता स्वीकार करते हैं, एस. जे. एस रुबिना, जे Zehner, सी. Barraugh, सी. फुकुशिमा, एम. Mulligan, एम. Keckley, और ए. Bosshardt, और गुलाब हिल्स फाउंडेशन और जॉनसन ग्रीष्मकालीन छात्र अनुसंधान अनुदान से वित्तीय सहायता । लेखक भी रसायन विज्ञान में उंनत प्रयोगशाला के छात्रों द्वारा बहुलकीकरण ट्रैकिंग सिलिकॉन के एक साधन के रूप में चिपचिपापन पर प्रारंभिक काम स्वीकार करते है (२०१७ Fall) ।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2 part PDMS Silicone | Dow Corning Sylgard 184 | 4019862 | |
| Thermosel | Brookfield | HT-110 115, HT-115A DP | |
| viscometer | Brookfield | RVT115 | |
| Disposible sample chamber | Brookfield | HT-2DB-100 | |
| Disposible spindle | Brookfield | SC4-27D-100, SC4-DSY | |
| Extruder | Makin's | 35055 | |
| High-temperature silicone tubing | McMaster-Carr | 51135K16 | |
| Cylindrical Tube heater (Ceramic) | Ours is a custom: 17.0 mm inner diameter, 38.7 mm outer diameter, 107.7 mm length, 150 Ohm. Companies include Watlow and Omega. Critical design considerations: smaller inner diameters will require better furnace-filament alignment, longer tubes should also be sufficient. | ||
| Variable Transformer for heater | Variac | 3PN1010 | |
| Metering valve | Swagelok | SS-2MA1 | |
| Corona Discharge Device | Electro-Technic | BD20A | |
| Arduino Kit | Elegoo | EL-KIT-003 | |
| Nylon Fishing Line | EoongSng | B075DYVC3F | |
| Pasta Drying Rack | Norpro | B00004UE7U | |
| Infrared thermometer | Nubee | 81175535214 | |
| Flatbed scanner | Canon | CanoScan 9000F MKII |
References
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