Summary
La tecnica proposta fornirà un approccio nuovo, efficiente, frugale e non invasivo per l'imaging del flusso fluidico attraverso un letto di polvere imballato, producendo un'elevata risoluzione spaziale e temporale.
Abstract
Lo sviluppo di nuove tecniche di imaging del trasporto molecolare e colloidale, comprese le nanoparticelle, è un'area di indagine attiva negli studi microfluidici e millifluidici. Con l'avvento della stampa tridimensionale (3D), è emerso un nuovo dominio di materiali, aumentando così la domanda di nuovi polimeri. In particolare, le polveri polimeriche, con dimensioni medie delle particelle dell'ordine del micron, stanno vivendo un crescente interesse da parte delle comunità accademiche e industriali. Il controllo della sintonizzazione dei materiali su scale di lunghezza da mesoscopica a microscopica crea opportunità per sviluppare materiali innovativi, come i materiali sfumati. Recentemente, è cresciuta la necessità di polveri polimeriche di dimensioni micron, poiché si stanno sviluppando chiare applicazioni per il materiale. La stampa tridimensionale fornisce un processo ad alta produttività con un collegamento diretto a nuove applicazioni, guidando le indagini sulle interazioni fisico-chimiche e di trasporto su mesoscala. Il protocollo discusso in questo articolo fornisce una tecnica non invasiva per visualizzare il flusso di fluidi nei letti di polvere imballati, fornendo un'elevata risoluzione temporale e spaziale sfruttando al contempo la tecnologia mobile prontamente disponibile dai dispositivi mobili, come gli smartphone. Utilizzando un comune dispositivo mobile, i costi di imaging che normalmente sarebbero associati a un microscopio ottico vengono eliminati, risultando in un approccio scientifico frugale. Il protocollo proposto ha caratterizzato con successo una varietà di combinazioni di fluidi e polveri, creando una piattaforma diagnostica per l'imaging rapido e identificando una combinazione ottimale di fluido e polvere.
Introduction
Il getto di legante a getto d'inchiostro nei supporti in polvere rappresenta una tecnologia importante nella produzione additiva (stampa 3D). Il processo di binder jetting inizia con la deposizione di fluidi funzionali in supporti in polvere utilizzando un processo di stampa a getto d'inchiostro a scansione. In particolare, una testina di stampa a getto d'inchiostro traslata sulla superficie della polvere, depositando l'agente legante liquido su una superficie di polvere e formando così una parte solida in modo stratoper strato 1. Le tecnologie binder jetting basate su getto d'inchiostro includono generalmente sabbia, polveri metalliche e polveri polimeriche. Tuttavia, per espandere lo spazio dei materiali nel getto di legante, è necessario un approccio fondamentale per studiare le interazioni fluido-polvere e polvere-polvere, la tribologia, la densità di impacchettamento della polvere e l'aggregazione delle particelle. In particolare, per le interazioni fluido-polvere, esiste una necessità critica per la capacità di visualizzare il flusso di fluido attraverso i letti di polvere in tempo reale. Questo promette di essere un potente strumento per i ricercatori da includere come tecnica di caratterizzazione e potenzialmente come metodo di screening per diverse combinazioni di fluidi e polveri 2,3,4, nonché sistemi più complessi, come i sistemi di stampa 3D in calcestruzzo che utilizzano metodi a letto di particelle.
Lo sviluppo di nuove tecniche di imaging del trasporto molecolare e colloidale, comprese le nanoparticelle, è un'area attiva di indagine negli studi microfluidici e millifluidici. Sondare le interazioni intermolecolari con tecniche di imaging può essere impegnativo, poiché poco lavoro è stato fatto per sondare questi tipi di interazioni nelle condizioni di flusso di fluido insaturo e instabile. Molti degli studi riportati in letteratura si sono concentrati su mezzi saturi, pre-bagnati, porosi, come la perla di vetro 5,6,7,8,9,10,11,12 e i terreni 13,14,15,16,17,18 . Questa tecnica fornisce un approccio non invasivo, con conseguente alta risoluzione temporale e spaziale 2,3,4,19. Inoltre, la tecnica sviluppata fornisce un nuovo metodo per caratterizzare e quantificare il trasporto di particelle su scala nanometrica e micron in una varietà di mezzi porosi, concentrandosi sulle polveri polimeriche.
La tecnica proposta utilizza un dispositivo mobile per registrare il trasporto fluidico insaturo e instabile attraverso mezzi polimerici porosi con dimensioni delle particelle rappresentative delle polveri utilizzate nei sistemi di stampa 3D che utilizzano tecnologie di fusione fluidica a letto di polvere. Questa tecnica è vantaggiosa in quanto le celle a flusso sono economiche, riutilizzabili, piccole e facilmente gestibili, illustrando gli aspetti dominanti della scienza frugale. La capacità di implementare questi semplici esperimenti in uno studio sul campo è molto semplice, eliminando le complicazioni, i costi e il tempo richiesti nella microscopia ottica. Data la facilità di creazione della configurazione, l'accesso a risultati rapidi e il numero minimo di requisiti di campionamento, questa tecnica è una piattaforma ottimale per lo screening diagnostico.
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Protocol
1. Preparazione della cella a flusso microfluidico
NOTA: Per questo protocollo, verrà utilizzata una cella di flusso microfluidica commerciale. Utilizzando un prodotto commerciale progettato per la penetrazione della luce da un microscopio ottico, qualsiasi problema relativo all'illuminazione in campo chiaro dei supporti sarà ridotto al minimo.
- Iniziare a preparare la cella di flusso microfluidica coprendo l'uscita con parafilm per sigillare un'estremità del canale in modo che la cella di flusso vuota possa essere imballata con polvere polimerica. Prima di iniziare l'esperimento, verificare che il canale microfluidico sia pulito e asciutto.
- Fissare il righello di carta metrica direttamente sotto il canale di flusso.
- Pesare la cella di flusso microfluidica con il parafilm e il righello collegati. La massa della cella di flusso è la massa della cella di flusso non imballata (mu).
2. Imballaggio della polvere nel canale
- Quando si imballa la polvere, utilizzare un pipet di plastica per trasferire la polvere. Si noti che le particelle possono aderire all'esterno della punta del pipet, che è il risultato della tribocarica.
- Durante l'introduzione della polvere nel canale, toccare la cella di flusso almeno cinque volte per compattare la polvere. Continuare l'imballaggio fino a quando la polvere raggiunge l'inizio dell'apertura del canale di flusso.
NOTA: La maschiatura compatta la polvere all'interno del canale con l'obiettivo di fornire uno strumento diagnostico riproducibile. Per alcune applicazioni, questo sforzo può essere un livello superiore, inferiore o equivalente di compattazione della polvere rispetto alla compattazione osservata nell'applicazione di interesse. Se ci sono problemi con la riproducibilità della spillatura o con la polvere di imballaggio all'interno dell'applicazione, prendere in considerazione l'esecuzione di ASTM D7481-1820. - Rimuovere la polvere presente sulla superficie esterna della cella di flusso con una salvietta imbevuta di alcool.
NOTA: Alcuni tipi di particelle possono essere idrofobici, quindi l'acqua potrebbe non rimuovere bene le particelle.
- Durante l'introduzione della polvere nel canale, toccare la cella di flusso almeno cinque volte per compattare la polvere. Continuare l'imballaggio fino a quando la polvere raggiunge l'inizio dell'apertura del canale di flusso.
- Una volta imballate le polveri, ispezionare visivamente la cella di flusso per la presenza di polvere confezionata liberamente. Se la polvere all'interno della cella di flusso appare compatta liberamente (Figura 1), toccare la cella di flusso altre cinque volte. Se l'impacchettamento della polvere appare coerente e compatto, pesare la cella di flusso per misurare la massa della polvere polimerica (m p- mu; vedere Equazione 1).
- Calcolare la densità di impacchettamento sfuso (ρ) utilizzando la differenza tra la massa della cella di flusso non imballata (m u) e imballata (mp) e dividendola per il volume della cella di flusso. Il volume della cella di flusso è quindi noto [lunghezza (l): 50 mm, larghezza (w): 5 mm, profondità canale (h): 0,8 mm].
Eq 1 - Verificare che la densità di imballaggio sia compresa tra 0,45 g/ml e 0,55 g/ml per le polveri polimeriche 2,3,4,21. Lasciare le celle di flusso nella cappa aspirante fino al completamento delle fasi 3 e 4.
ATTENZIONE: Le particelle con un diametro inferiore a 10 μm possono penetrare nei polmoni e potenzialmente entrare nel flusso sanguigno, il che può causare problemi di salute legati al sistema polmonare e cardiovascolare. Le polveri polimeriche utilizzate in questo esperimento hanno un diametro delle particelle di circa 50 μm. Pertanto, l'inalazione delle particelle ha meno potenziale di causare problemi di salute, ma particelle più piccole sono presenti anche in distribuzioni granulometriche strette. Per l'ambiente più sicuro, la preparazione delle celle di flusso deve essere effettuata in una cappa aspirante.
- Calcolare la densità di impacchettamento sfuso (ρ) utilizzando la differenza tra la massa della cella di flusso non imballata (m u) e imballata (mp) e dividendola per il volume della cella di flusso. Il volume della cella di flusso è quindi noto [lunghezza (l): 50 mm, larghezza (w): 5 mm, profondità canale (h): 0,8 mm].
Eq 13. Preparazione del solvente
- Preparare una soluzione al 75% in peso di etanolo in acqua. Si noti che il solvente sarà indicato come il fluido nel resto di questo manoscritto.
ATTENZIONE: Assicurarsi che il becher utilizzato per preparare la soluzione sia privo di tensioattivi, poiché i tensioattivi influiranno sui risultati.
4. Preparazione del tavolo a luce bianca
- Per evitare di inondare il rilevatore (telecamera) con troppa luce, coprire il tavolo luminoso con un materiale opaco, come una copertura stampata in 3D in filamento di acido polilattico nero (PLA) (Figura supplementare 1). Assicurarsi che il materiale abbia un'apertura delle dimensioni del microcanale (5 mm x 55 mm) per consentire alla luce di illuminare la polvere.
NOTA: troppa luce significa che lo schermo o il monitor della fotocamera apparirà bianco e il microcanale non sarà visibile. Pertanto, il rilevatore non sarà in grado di focalizzare la lente sul microcanale. - Per garantire che la fotocamera del dispositivo mobile sia in grado di catturare il contrasto tra la polvere bagnata e quella asciutta, utilizzare il tavolo luminoso a un'intensità luminosa da bassa a media.
NOTA: l'alta intensità luminosa è al 100%. Le altre due impostazioni sono relative all'alta intensità luminosa; L'impostazione per bassa intensità luminosa è a ~ 30% e l'intensità luminosa media è a ~ 65%. - Allineare la fotocamera sul dispositivo mobile direttamente sopra il tavolo luminoso. Verificare che la fotocamera sia perpendicolare alla parte superiore del tavolo luminoso (Figura 2).
- Orientare la fotocamera sul dispositivo mobile in modo che l'asse lungo del dispositivo mobile sia allineato con l'asse più lungo della cella di flusso.
5. Avvio dell'esperimento
- Posizionare la cella di flusso sul tavolo luminoso e mettere a fuoco la fotocamera sul dispositivo mobile sul canale di flusso.
NOTA: per risultati ottimali, uno spazio di registrazione più scuro (illuminazione dall'alto ridotta) fornisce in genere una migliore risoluzione dell'immagine. Se non è disponibile uno spazio buio, ridurre al minimo i cambiamenti nell'illuminazione dall'alto (luci accese, spente o attenuate) durante la registrazione dovrebbe migliorare i segnali grafici e ridurre al minimo il rumore indesiderato nell'esperimento. - Dopo aver messo a fuoco la fotocamera sul dispositivo mobile, selezionare il pulsante di registrazione. Aggiungere 125 μL di fluido all'ingresso aperto del microcanale utilizzando un pipet.
- Registrare il flusso per 2 minuti o fino a quando tutta la polvere è bagnata visibilmente.
6. Analisi dei dati
- Trasferire il file video dal dispositivo mobile al computer per un facile accesso. Si noti che i video superiori a 2 minuti potrebbero non essere caricati nel software in questo momento, poiché la dimensione del file può essere eccessivamente grande.
- Scarica Tracker, un software gratuito dal sito web di Physlets22. Questo software può tenere traccia della posizione, della velocità e dell'accelerazione nei seguenti file video: .mov, .avi, .mp4, .flv, .wmv, ecc. Per i seguenti passaggi, fare riferimento a File supplementare.
NOTA: per gli utenti Mac, installare la versione più recente del software affinché il software funzioni correttamente. Inoltre, gli utenti Mac potrebbero richiedere un motore video (Xuggle), file GIF animati (.gif) o sequenze di immagini costituite da una o più immagini digitali (.jpg, .png o incollate dagli appunti). - Una volta installato il software, apri il software Tracker. Dal menu File , selezionare Apri file per caricare il file video trasferito dal passaggio 6.1 sul desktop del computer.
- Fate clic sull'icona Impostazioni clip , simile alla striscia pellicola, per definire il fotogramma iniziale e la dimensione del passo.
NOTA: posizionando il mouse su un'icona si identifica l'icona.- Definite il fotogramma iniziale. Il frame di partenza è definito come il fotogramma in cui si osserva il primo contrasto (il contrasto tra la polvere umida e secca).
- Impostare la dimensione del passo. Step Size si riferisce alla dimensione del passo del fotogramma, che il software analizzerebbe. Da esperimenti precedenti, la dimensione ottimale del passo è 10.
- Fare clic sullo strumento di calibrazione, l'icona con il righello blu, a destra del pulsante Impostazioni clip . Da Nuovo, selezionare Calibration Stick.
- Per ingrandire il righello nel video, fai clic con il pulsante destro del mouse sull'area da ingrandire e seleziona Zoom avanti dall'elenco. Una volta ingrandito in modo appropriato, definire l'inizio e la fine di 1 mm sul righello fissato al microcanale e digitare 1 mm per definire la distanza.
- Fate clic sullo strumento Asse coordinate (Coordinate Axis Tool), ovvero l'icona viola, a destra dello strumento di calibrazione. Impostate l'Origine per gli assi x e y, utilizzando il fotogramma iniziale durante questo passaggio.
- Per definire il punto iniziale di analisi, create una massa puntiforme. Fare clic su Crea, quindi selezionare Massa puntuale. Utilizzare Maiusc + Controllo per modificare le dimensioni del rettangolo. Il punto iniziale è dove l'ingresso e il canale si connettono.
NOTA: il rettangolo indica il dominio, definito dall'utente, che il software eseguirà la scansione per trovare la polvere umida e secca contrastante. Il limite consente all'utente di definire la regione in cui verrà osservato il punto iniziale.- Fare clic su Cerca avanti un paio di volte per verificare che il software stia analizzando l'area corretta. Se il software funziona correttamente, fare clic su Cerca e attendere che il software finisca di analizzare il video. Se il software non riesce a trovare automaticamente un'intensità dell'immagine corrispondente dal fotogramma precedente al fotogramma corrente, il software si fermerà e attenderà che l'utente ridefinisca l'area di ricerca.
NOTA: Per la riproducibilità e la capacità di confrontare diversi risultati sperimentali, scegliere il punto più veloce o più lento del fronte del flusso fluidico (regione di contrasto tra la polvere bagnata e secca) per ogni campione. - Se viene osservato un errore di analisi sui dati tracciati in tempo reale sul lato destro della schermata Tracker, fare clic sul punto dati una volta sul passaggio precedente al punto dati errato. Nella schermata principale, modificare la posizione dell'area di ricerca rettangolare rossa per cercare la regione di interesse e ripetere il passaggio 6.8.1.
NOTA: se esiste un errore, fare clic con il pulsante destro del mouse sul punto dati impreciso e deselezionare il punto per ulteriori analisi.
- Fare clic su Cerca avanti un paio di volte per verificare che il software stia analizzando l'area corretta. Se il software funziona correttamente, fare clic su Cerca e attendere che il software finisca di analizzare il video. Se il software non riesce a trovare automaticamente un'intensità dell'immagine corrispondente dal fotogramma precedente al fotogramma corrente, il software si fermerà e attenderà che l'utente ridefinisca l'area di ricerca.
- Una volta completata l'analisi, copia e incolla i risultati in un foglio di calcolo. I risultati salvati nel foglio di calcolo comprendono i dati relativi alla distanza e al tempo.
- Tracciare i dati copiati nel foglio di calcolo come la distanza di trasporto del fluido attraverso il letto di polvere in funzione del tempo.
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Representative Results
Nella sezione sull'analisi dei dati, i dati per le immagini time-lapsed nella Figura 3 illustrano la soluzione di etanolo al 75% in peso che si infiltra nella polvere di policarbonato (PC). La fluoresceina è stata aggiunta alla soluzione per migliorare la qualità dell'immagine per questa pubblicazione. Nelle immagini time-lapse, il processo di risoluzione del tempo inizia quando il fluido viene aggiunto all'ingresso. Il tempo, t, inizia non appena il fluido inizia a penetrare nel canale. La serie di immagini dimostra la progressione del fluido e della fluoresceina. Nel PC, il fluido e la fluoresceina vengono trasportati alla stessa portata. I cerchi rossi aperti sul grafico nella Figura 4 rappresentano l'ora e la distanza esatte delle informazioni compilate trovate nella Tabella 1. L'infiltrazione del fluido nel letto di polvere combinata con i passi di tempo incrementali (cerchi rossi) sono rappresentati visivamente nella Figura 3.
Nell'intervallo da 1 s a 2 s, la distanza percorsa dal fluido è raddoppiata. Durante l'intervallo da 2 s a 5 s, raddoppia anche la distanza percorsa dal fluido. Da 5 s a 10 s, il fluido si muove ancora rapidamente. Tuttavia, dopo 15 s, la portata rallenta a una velocità di circa 2 mm ogni 5 s. Per una singola combinazione di polvere e fluido, vengono eseguiti cinque test in un singolo gruppo. Il numero di test totali può variare per ciascun gruppo. Ad esempio, se uno dei cinque esperimenti fallisce, verrà analizzato un nuovo microcanale impacchettato al posto del test fallito. Il fallimento è definito come un fluido che non penetra nel letto di polvere o penetra solo parzialmente nel letto di polvere a causa delle bolle che si formano nel canale derivanti da un imballaggio incoerente della polvere. Per osservare la deviazione standard tra una serie di test in un gruppo, fare riferimento a Donovan 21, in particolare alla Figura 19 e alla Figura 21.
Figura 1: Polvere polimerica impacchettata liberamente in una cella a flusso microfluidico che, se non affrontata, potrebbe risultare in un esperimento fallito. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 2: Una rappresentazione a fumetti della configurazione sperimentale. Questa immagine non è disegnata in scala. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 3: Una serie rappresentativa di immagini time-lapse da un singolo esperimento. Le immagini da sinistra a destra esemplificano il flusso di solvente (arricchito con colorante fluorescente per la visualizzazione) attraverso il letto poroso imballato. Si noti che il fronte iniziale non è uniforme, quindi viene in genere utilizzata una distanza media del fronte di propagazione. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 4: Rappresentazione quantitativa della distanza media di propagazione (Δl) rispetto al tempo (t) mentre il fluido penetra nel letto di polvere imballato. I cerchi rossi rappresentano i punti dati per ogni incremento temporale illustrato nella Figura 3. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
| Tempo (s) | Distanza (mm) |
| 0 | 0 |
| 1 | 2.1 |
| 2 | 4.1 |
| 5 | 8.3 |
| 10 | 12.8 |
| 15 | 15.8 |
| 20 | 17.9 |
| 25 | 20.1 |
| 30 | 22.1 |
Tabella 1: Valori di distanza e tempo per i punti rossi mostrati nella Figura 4.
Figura supplementare 1: Disegno CAD del coperchio opaco della stampante 3D in filamento di acido polilattico nero (PLA). Clicca qui per scaricare questo file.
File supplementare: schermate dei passaggi coinvolti nell'analisi dei dati utilizzando il software di tracciamento. Clicca qui per scaricare questo file.
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Discussion
Il protocollo fornito dipende fortemente dalle caratteristiche materiali delle particelle scelte. Le proprietà del materiale che influiscono sul flusso includono la distribuzione granulometrica 2,3,4,5,11,21, la rugosità superficiale delle particelle 11, le proprietà chimiche sulla superficie delle particelle 2,3,4,5,11,16,21,23, 24,25, momenti di dipolo molecolare, forma delle particelle 11 e interazioni particella-particella 2,3,4,5,11,16,23,24,25,26,27 . Queste proprietà influenzano direttamente la densità di impacchettamento della polvere nel canale microfluidico e, di conseguenza, il comportamento del flusso capillare del fluido mentre bagna le particelle 2,3,4,5,7,8,14,15.
La densità di imballaggio della polvere gioca un ruolo molto importante in questa tecnica. Se la polvere non è imballata abbastanza densamente, può verificarsi la formazione di bolle d'aria o la segregazione della polvere durante l'imaging, impedendo un campione riproducibile. Pertanto, toccare il canale microfluidico (passo 2.1.1) durante l'imballaggio della polvere è un passaggio molto cruciale. La Figura 1 rappresenta una cella a flusso microfluidico con polvere impacchettata incoerente dopo che il fluido si è infiltrato nell'intero canale. La segregazione delle polveri può essere vista verso l'ingresso del canale. Una volta che la cella è imballata, prima di eseguire l'esperimento, controllare la densità di impacchettamento della polvere sulla lightbox è un modo utile per evitare questi tipi di esperimenti falliti. Le polveri presentate in questo protocollo sono state analizzate utilizzando un test standardizzato sulla densità del rubinetto, in particolare ASTM D7481-18, per segnalare la densità di imballaggio sfuso in funzione dei rubinetti20. ASTM D7481-18 non deve essere condotto per completare il protocollo proposto, ma l'ASTM fornirà informazioni supplementari sulla polvere.
La distribuzione granulometrica, una caratteristica misurabile, influisce direttamente sulla densità di imballaggio sfuso23,24,25. In un sistema di impacchettamento, particelle più grandi creeranno un grande spazio vuoto, fornendo una posizione per le piccole particelle di depositarsi. La misurazione del rapporto tra particelle grandi e piccole fornisce informazioni sul volume di spazio vuoto per il fluido per penetrare nella polvere. Quando si impacchetta la cella di flusso microfluidica per un esperimento, tutte le piccole particelle riempiranno lo spazio vuoto creato da particelle più grandi. Ridurre al minimo gli spazi vuoti disponibili avrà un impatto sul trasporto del fluido, oltre a fornire più siti per la ritenzione molecolare e delle particelle. Per un ulteriore miglioramento della tecnica, le particelle di dimensioni simili (ad esempio, quelle particelle da 60 μm a 65 μm) devono essere ulteriormente studiate per determinare se questa tecnica ha la sensibilità di differenziare tra particelle con una dimensione media delle particelle di solo un paio di micron di differenza.
La densità apparente non è una proprietà intrinseca della polvere, in quanto dipende molto da come viene gestito il materiale26. Il fatto che la polvere sia stata prodotta internamente o trasportata in aereo, treno o auto può influire notevolmente sul valore della densità di imballaggio alla rinfusa, influenzando la distribuzione granulometrica. Anche il fatto che i campioni di polvere siano selezionati dall'alto verso il basso di un contenitore può influire sui risultati. Immagina di aprire una scatola di cereali; Il materiale nella parte superiore è composto da tutti i pezzi grandi e il materiale nella parte inferiore della scatola è composto da tutti i pezzi più piccoli. Allo stesso modo, una polvere che ha subito stress (vibrazioni) da viaggio avrà un gradiente di dimensione delle particelle in tutto il contenitore.
Per le polveri polimeriche, la verifica che le superfici interne delle celle a flusso abbiano ricevuto un trattamento idrofobico è integrale. Se le pareti della cella di flusso microfluidica non sono state trattate, gli effetti della parete si verificano spesso durante l'imaging del trasporto del fluido. Gli effetti della parete si osservano quando il fluido viaggia lungo la parete molto più velocemente e più lontano del flusso di fluido sfuso attraverso la polvere di interesse. Se il muro non è idrofobo, consente la formazione di un percorso di minima resistenza e il fluido scorrerà lungo quel percorso (il muro) e non attraverso la polvere. Pertanto, l'utilizzo di cellule idrofobiche consente uno studio più rappresentativo del flusso di sistemi acquosi attraverso un mezzo poroso, mentre le celle idrofile dovrebbero essere utilizzate per i sistemi organici.
Per alcune polveri polimeriche, può essere presente un effetto tribocarico26,27 che si verifica tra le particelle di polvere e la punta del pipet di plastica. Di conseguenza, la polvere può aderire all'esterno della punta del pipet quando si carica il pipet con particelle di polvere. L'adesione della polvere non ha causato alcun problema con il trasferimento della polvere o dell'imballaggio delle particelle. Tuttavia, se l'adesione delle particelle diventa un problema, è possibile tentare un paio di modifiche che possono ridurre l'occorrenza di particelle aderenti al pipet. Un'opzione è quella di inumidire la punta esterna del pipet con acqua e asciugare la punta per interrompere l'elettricità statica. Un'altra opzione è quella di utilizzare un pipet di vetro invece della plastica. Una terza opzione è quella di trasferire le particelle di polvere in un ambiente più umido.
La tecnica è un metodo frugale per una misurazione unidimensionale (1D) della lunghezza di intrusione del fluido all'interno di un letto di particelle 3D. Pertanto, la tecnica sarà in grado di tenere conto solo del percorso di flusso preferenziale nella direzione di interesse.
L'attuale protocollo discute il trasporto fluidico attraverso un mezzo poroso, utilizzando una configurazione frugale ed eliminando le complicazioni e le spese di un microscopio ottico. Inoltre, con un tavolo transilluminante UV per eccitare le specie fluorescenti e fotoluminescenti, la tecnica potrebbe anche essere utilizzata per visualizzare il destino e il trasporto di nanoparticelle molecolari. Per questa configurazione, il protocollo del solvente dovrebbe essere modificato per i sistemi molecolari e nanoparticellari.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Acknowledgments
Nessuno.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| µ-Slide I Luer | ibidi | 80191 | Microfluidic flow cell |
| Beaker | Southern Labware | BG1000-800 | Glassware |
| CALIBRE 301-58 LT Natural Polycarbonate Resin | TRINSEO LLC | CALIBRETM 301-58 LT | Natural polycarbonate resin |
| Ethanol | Sigma Aldrich | 1.00983 | Solvent |
| Fume Hood | Kewaunee | Supreme Air LV Fume Hoods | Used with 92 FPM at 18" opening |
| iPhone 7 plus | Apple | Camera | |
| Opaque 3D printed material | The CAD drawing is provided in the supplemental file | ||
| ORGASOL 2002 ES 6 NAT 3 | ARKEMA | A12135 | Polyamide powder |
| Pipet | VWR | 10754-268 | Disposable Transfer Pipet |
| Pipette | Globe Scientific Inc. | 3301-200 | Pipette that can hold 125 µL of fluid |
| Polystyrene | Advanced Laser Materials, LLC. | PS200 | Polystyrene for sintering |
| Tracker | Video analysis and modeling tool | ||
| VariQuest 100 White Light Model 3-3700 | FOTODYNE | 3-3700 | White light |
| Water | Distilled water |
References
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