Name: Mikroakışkan Sızma yoluyla üç boyutlu mikrostrüktürlü nanokompozitlerin İmalat (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-12T23:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 24 s
Description: Öğrenin, mikroakışkan sızma yöntemiyle 3D mikrostrüktürlü nanokompozit kirişlerin imalatını. Termoset malzemeler ve nanodolgu maddeleri kullanarak fonksiyonel makroskopik ürünler oluşturun.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Yazarlar FQRNT (Le Fonds Québécois de la Recherche sur la Nature et les Technologies) mali destek için minnettarım. Yazarlar Prof Martin Levesque, Prof My Ali El Khakani ve Dr Brahim Aissa ve danışmanlık desteğini teşekkür etmek istiyorum.

1.. 3D mikroakışkan Ağları Fabrikasyon <ol><li> 80 ° C de kaçak mürekkep eritin ve 3 ml şırınga içine yükleyin. Not: kaçak mürekkep mikrokristalimsi bir mum, bir ikili karışım ve 40:60 &#39;lik bir ağırlık oranı daha yüksek olan bir vazelin olduğunu. </li><li> İstenen lif çapının (örneğin, iç çapı (ID) = 150 um) bağlı bir çökeltme memesi seçin. </li><li> Mürekkep malzemeyi içeren, şırınga haznesinin üzerinde memeyi takın ve dağıtma robotun enjektör tutucuya monte edin. </li><li> Istenen 3D iskele yapısının üretim için dağıtım robotun hareket yolunu tasarlamak için bir Excel programı kullanın. Not: 3D mürekkep yapı ve belirli bir tabakadaki lif &#39;boşluğunun genel boyutları kolaylıkla programlanabilir, bu durumda, boyutlar 60 mm genişliğinde, 7.5 mm ve 0.25 mm yatay mesafe ile kalınlığı 1.7 mm, uzunluğu vardır Her filament arasında. </li><li&gt; basınç regülatörü ve robot dağıtma hızına çökelme basıncını ayarlayınız. Not: kaçak mürekkep lif çapı meme çapı, basınç birikimi, viskozite ve mürekkep verme hızına bağlı olarak değişir. Burada, filament çapı 1.9 MPa bir çekme basınçta 4.7 mm / sn bir çökelme hızı ~ 150 mm. </li><li> 2B desen (Şekil 2a) yol açan bir epoksi alt-tabaka, mürekkep bazlı filamanların birikimi ile microscaffold yapılışı başlatın. </li><li> Ardışık olarak filamanların çapına eşit bir miktar ile dağıtım nozulunun z-pozisyonu arttırılmasıyla takip eden katmanların yatırın (Şekil 2b). Not: Diğer geometri ve birçok katmanları (örneğin, bir kaç yüz kat) inşa edilebilir Kendinden destekli 3D yapılar. </li><li> Epoksi iki parça (yani reçine ve sertleştirici) kapsülleme için kullanılan ve ep degas karıştırınEpoksi bileşenlerin karıştırma esnasında tuzağa kabarcıklarını çıkarmak için tanımlanan (burada, 30 dakika süre ile 0.15 bar) bir süre vakum altında oksi karışımı ile gerçekleştirilmektedir. Not: gaz çıkarma süresi, epoksi karışımın jel zamanla değişebilir. Farklı bir epoksi sistemi için, gerekli olan gaz alma süresi daha kısa ya da daha uzun olabilir. </li><li> Negatif bir basınç uygulayarak bir sıvı dağıtıcı kullanılarak, 3 ml şırınga haznesi içine, epoksi reçine yükleyin ve daha sonra bir şırınga ağzına ince bir memeyi (örn. ID = 0.51 mm) olan. </li><li> Bir yer aynı sıvı dağıtıcı kullanılarak, üst ucunda, eğimli iskele yapısı üzerinde epoksi düşer ve epoksi kapsülleme sırasında kabarcık yakalama riskini en aza indirmek için meme monte edilmiştir. Not: epoksi daha sonra ağırlık ve kılcal güçler tarafından tahrik lifleri arasındaki boşlukların içine akar. </li><li> Iskele lifleri arasındaki boşluk tamamen dolana kadar iskele üzerinde epoksi damla yerleştirerek devam edin. </li><li> Kapsülleme EPO izinDaha sonra xy 24 saat boyunca oda sıcaklığında sertleşme-öncesi ve 60 ° C&#39;de (Şekil 2c) ile iyileştirme sonrası işleme için bir fırın içinde yapıyı koydu. Not: Farklı bir tedavi planı farklı bir epoksi sistemi için uygulanabilir. </li><li> Tam kür sonra hassas bir testere kullanarak epoksi fazla parçaları kesin. </li><li> Yapının iki uçlarında iki delik açın ve iki plastik tüpler yerleştirin. </li><li> Aşağıdaki gibi yapısından kaçak mürekkebi çıkarın: <ol><li> Mürekkep sıvılaşma (Şekil 2d) için 30 dakika boyunca, 90 ° C&#39;de bir fırında örnekleri koyun. </li><li> Kısa bir süre fırından örnekleri alındıktan hemen sonra, başka bir 5 dakika için, heksan, ardından 5 dakika boyunca açılan kanallara bağlı borular ile sıcak damıtılmış su emme ile kanal ağ yıkayın. Not: mürekkep temizleme (Şekil 5), birbirine bağlı bir 3D mikroakışkan ağını verir. Heksan kullanılarak ağların sonrası temizleme Possi çıkarmak amacıyla gerçekleştirilirkanal çeperlerinden mürekkebin ble kalıntı izleri. </li></ol></li></ol> 2. Nanokompozit hazırlanması Not: nanokompozitler farklı yüklemelerde ikili bir kür (mor ötesi / ısı ile sertleştirilebilir) ısı ile sertleşen reçine, bir epoksi reçinesi ya da bir üretan bazlı reçine ve nanofillers (burada, tek duvarlı karbon nanotüpleri) karıştırılması ile hazırlanır. <ol><li> Bir yüzey aktif madde (Çinko protoporfirin IX) ya da aseton ya da diklorometan içinde 14 (Şekil 6) içinde 0.1 mM&#39;lik bir çözeltisine nanotüpler istenilen miktarda ekleyin. Not: Burada CNTs 150 mg,% 0.5 civarında olan bir nihai nanotüp konsantrasyonuna sahip bir nano-bileşiğin hazırlanması için, içindeki çözeltisi (~ 50 mi) ilave edildi. Ayrıca, DMF gibi, yüksek kaynama sıcaklığı çözücülerin kullanılması nedeniyle çözücü buharlaştırma sırasında 60 ° C üzerinde sıcaklıklarda, bu çalışmada kullanılan UV-epoksi olası ısı sertleştirmesine kaçınılması gerektiğini belirtmek gerekir. </li><li> Su&#39;yu sonikasyonnanotüp agrega (Şekil 6) debundle 30 dakika için ultrasonik banyo içinde spension. Not: nanotüp çözelti süzme ya da ultra-santrifüj gibi ek çabalar reçine ile karıştırmadan önce, kalan büyük kümeler çıkarmak için yapılmalıdır. </li><li> Hafif 4 saat çözücünün kaynama sıcaklığında (aseton çözeltisi örneğin 50 ° C) altındaki bir sıcaklıkta bir manyetik karıştırıcı sıcak bir plaka üzerine nanotüp süspansiyonu ile reçine (ya da üretan, epoksi ya da) karıştırın. </li><li> Ultrasokinasyon banyosuna nanokompozit karışımı yerleştirin ve aynı anda 1 saat boyunca sonikasyon ve ısıtma (40-50 ° C) (Şekil 6) uygulanır. </li><li> Vakum altında 24 saat (~ 0.1 bar) için 12 saat boyunca 30 ° C &#39;de nano-bileşiğin ısıtılması ve daha sonra 50 ° C&#39;de ile tortusal çözücünün buharlaşmasına izin verin. </li><li> Orde bir üç-silindirli hadde karıştırıcısında silindirler arasında küçük bir boşluk içinden geçirilerek nanokompozit materyalleri karıştırın Kayma(Şekil 6) büyük nanotüp agrega kırmak için r. Önce bazal karşılaştırma için karışım üç rulosuna nanokompozit bir kısmını tutun. </li><li> Üç rulo karıştırma parametrelerini (yani boşluklar ve döndürme hızı) ayarlayın. Not: Burada, 250 rpm, sabit hızlı bir apron rulo için kullanılır. Sırasıyla, 25 um, 5 geçiş, 10 um, 5 geçer ve 5 um 10 geçer: Ancak, ruloların arasındaki boşluklar, aşağıdaki gibi üç aşamalı bir işlem olarak azalır. </li><li> Karıştırma esnasında hapsolan hava kabarcıklarını çıkarmak için bir kurutucu kullanılarak 24 saat süre ile 0.1 bar ~ vakum altında nihai karışım gaz çıkışına. </li></ol> 3. Nanocomposite Sızma (Enjeksiyon) <ol><li> Negatif bir basınç uygulayarak sıvı dağıtıcısı kullanılarak bir 3 ml şırınga içine, bölüm 2&#39;de hazırlanan nanokompozitler, yerleştirin. </li><li> Açılan kanallar (aynı tüpleri kullanılır bağlı plastik tüpler sığar ince memesi (örneğin, ID = 0.51 mm) takın) mürekkep kaldırılması için ve nanokompozit materyaller ihtiva eden bir şırınga ağzına monte edin. </li><li> Basınç dağıtıcının üzerinde istenen basıncı (yani pozitif basınç) ayarlayın. Not: Burada, nanokompozit enjeksiyon basıncı 400 kPa olarak belirlenmiştir. Not: bir vakum (negatif basınç) ağ dolgu yardımcı olmak için diğer uçta (örneğin, çıkış tarafı) uygulanabilir. Basınç uygulandığında, Protokol 1 &#39;de yerleşik mikroakışkan ağ, plastik borular üzerinden ağa girer nanokompozit süspansiyon ile doldurulur. </li><li> Kısa bir süre sonra, enjeksiyon, vaktinden evvel sertleşme için 30 dakika süre ile bir UV lambası UV aydınlatma için nano bileşiği-dolgulu kirişler maruz kalmaktadır. Not: Bu göre, ön işlem CNT olası yönelimi Brown hareketi etkisini azaltmak için düşünülmektedir. Aynı zamanda, ısı kaynaklı büzülmesini azaltır (Şekil 7) </li><li> Fırında üretilen kirişleri sonrası tedaviat, UV-epoksi, başka bir 1 saat (Şekil 7) 130 ° C&#39;de ve ardından, 1 saat boyunca 80 ° C&#39;de durumunda. </li><li> Bir testere kullanarak aşırı epoksi parçalar kesmek ve daha sonra istenilen boyutlarda kirişler lehçe (burada ~ uzunluğu 60 mm, genişliği 6.8 ~ mm ve ~ kirişlerin kalınlığı 1.6 mm mekanik karakterizasyonu kolaylığı için üretildi). </li></ol>

<ol><li>Endo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+Carbon+Nanotubes+in+the+Twenty-First+Century%5BTitle%5D)+AND+%22Philosoph.+Trans.+Math.+Phys.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">Applications of Carbon Nanotubes in the Twenty-First Century.</a> Philosoph. Trans. Math. Phys. Eng. Sci. 362 (1823), 2223-2238 (2004).</li>
<li>Ear, Y., Silverman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Challenges+and+opportunities+in+multifunctional+nanocomposite+structures+for+aerospace+applications%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Bull%22%5BJournal%5D)">Challenges and opportunities in multifunctional nanocomposite structures for aerospace applications.</a> MRS Bull. 32 (4), 328-334 (2007).</li>
<li>Mirfakhrai, T., Krishna-Prasad, R., Nojeh, A., Madden, J. D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromechanical+actuation+of+single-walled+carbon+nanotubes%3A+an+ab+initio+simulation+study.+Nanotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Electromechanical actuation of single-walled carbon nanotubes: an ab initio simulation study. Nanotechnology.</a> Nanotechnology. 19 (31), 1-8 (2008).</li>
<li>Sahoo, N. G., Jung, Y. C., Yoo, H. J., Cho, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+carbon+nanotubes+and+polypyrrole+on+the+thermal%2C+mechanical+and+electroactive+shape-memory+properties+of+polyurethane+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Comp.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Influence of carbon nanotubes and polypyrrole on the thermal, mechanical and electroactive shape-memory properties of polyurethane nanocomposites.</a> Comp. Sci. Technol. 67 (9), 1920-1929 (2008).</li>
<li>Coleman, J. N., Khan, U., Gun'ko, Y. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+reinforcement+of+polymers+using+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Mechanical reinforcement of polymers using carbon nanotubes.</a> Adv. Mater. 18 (6), 689-706 (2006).</li>
<li>Fan, Z. H., Advani, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+orientation+state+of+carbon+nanotubes+in+shear+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Characterization of orientation state of carbon nanotubes in shear flow.</a> Polymer. 46 (14), 5232-5240 (2005).</li>
<li>Abbasi, S., Carreau, P. J., Derdouri, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow-induced+particle+orientation+and+rheological+properties+of+suspensions+of+organoclays+in+thermoplastic+resins%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Flow-induced particle orientation and rheological properties of suspensions of organoclays in thermoplastic resins.</a> Polymer. 51 (4), 922-935 (2010).</li>
<li>Kimura, T., Ago, H., Tobita, M., Ohshima, S., Kyotani, M., Yumura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+composites+of+carbon+nanotubes+aligned+by+a+magnetic+field%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Polymer composites of carbon nanotubes aligned by a magnetic field.</a> Adv. Mater. 14 (19), 1380-1383 (2002).</li>
<li>Chronakis, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+nanocomposites+and+nanoceramics+based+on+polymer+nanofibers+using+electrospinning+process-A+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Process.+Technol%22%5BJournal%5D)">Novel nanocomposites and nanoceramics based on polymer nanofibers using electrospinning process-A review.</a> J. Mater. Process. Technol. 167 (2-3), 283-293 (2005).</li>
<li>Zhou, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+wall+carbon+nanotube+fibers+extruded+from+super-acid+suspensions%3A+preferred+orientation%2C+electrical%2C+and+thermal+transport%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Single wall carbon nanotube fibers extruded from super-acid suspensions: preferred orientation, electrical, and thermal transport.</a> J. Appl. Phys. 95 (2), 649-655 (2004).</li>
<li>Sandler, J. K. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+study+of+melt+spun+polyamide-12+fibres+reinforced+with+carbon+nanotubes+and+nanofibres%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">A comparative study of melt spun polyamide-12 fibres reinforced with carbon nanotubes and nanofibres.</a> Polymer. 45 (6), 2001-2015 (2004).</li>
<li>Therriault, D., Shepherd, R. F., White, S. R., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fugitive+inks+for+direct-write+assembly+of+three-dimensional+microvascular+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Fugitive inks for direct-write assembly of three-dimensional microvascular networks.</a> Adv. Mater. 17 (4), 395-399 (2005).</li>
<li>Therriault, D., White, S. R., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chaotic+mixing+in+three-dimensional+microvascular+networks+fabricated+by+direct-write+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly.</a> Nat. Mater. 2 (4), 265-271 (2003).</li>
<li>Lebel, L. L., Aissa, B., Khakani, A. E., Therriault, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+mechanical+characterization+of+laser+ablated+single-walled+carbon-nanotubes%2Fpolyurethane+nanocomposite+microbeams%5BTitle%5D)+AND+%22Comp.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Preparation and mechanical characterization of laser ablated single-walled carbon-nanotubes/polyurethane nanocomposite microbeams.</a> Comp. Sci. Technol. 70 (3), 518-524 (2010).</li>
<li>Farahani, R. D., Dalir, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-infiltration+of+three-dimensional+porous+networks+with+carbon+nanotube-based+nanocomposite+for+material+design%5BTitle%5D)+AND+%22Comp.+A.+Appl.+Sci.+Manufact%22%5BJournal%5D)">Micro-infiltration of three-dimensional porous networks with carbon nanotube-based nanocomposite for material design.</a> Comp. A. Appl. Sci. Manufact. 42 (12), 1910-1919 (2011).</li>
<li>Farahani, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manufacturing+composite+beams+reinforced+with+three-dimensionally+patterned-oriented+carbon+nanotubes+through+microfluidic+infiltration%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Design%22%5BJournal%5D)">Manufacturing composite beams reinforced with three-dimensionally patterned-oriented carbon nanotubes through microfluidic infiltration.</a> Mater. Design. 41 (5), 214-225 (2012).</li>
<li>Volder, M. D., Tawfick, S. H., Copic, D., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogel-driven+carbon+nanotube+microtransducers%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Hydrogel-driven carbon nanotube microtransducers.</a> Soft Matter. 7 (21), 9844-9847 (2011).</li>
</ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Burada sunulan deney prosedürü, malzeme tasarım amaçları için, polimer esaslı malzemelerin mekanik performans uyarlamak için yeni ve esnek üretim yöntemidir. Bu yöntemi kullanarak, arzu edilen özellikleri, uygun bileşenlerin (örneğin, infiltre Malzemeler ve ana matris) seçimi hem de kompozit yapıların mühendislik göre elde edilebilir. İlk olarak, bu teknik bileşenlerin kişilerce 15 bulks farklı olan özel bir sıcaklık bağımlı özelliğini temsil eden farklı termoset polimerlerden oluşan tek bir malzemeden, imal edilmesini sağlar. Nanofillers bütün matris boyunca homojen bir şekilde dağılmış olduğu diğer nanokompozit üretim teknikleri üzerinde, bu tekniğin diğer bir avantajı, uzamsal olarak bu 3 boyutlu takviyeli kirişler istenen konumlarda takviyelere yeteneğidir. Bu nedenle konumlandırma yeteneği muhtemelen pahalı nano daha düşük bir miktardadolgu maddeleri, belirli bir mekanik performans 13 elde etmek için gereklidir. Takviye model mürekkep skafoldun asıl direkt yazma itaat için, belirli bir tabakadaki filamanlar &#39;aralık kaçak mürekkep viskoelastik özellikleri nedeniyle yaklaşık olarak on kat daha mürekkep filamanların çapı ile sınırlıdır. Diğer yandan, küçük bir aralık, epoksi kapsülleme aşaması esnasında sıvı epoksi akışını kısıtlayabilir. Ayrıca, mürekkep filamentin çaplı üretim (yüksek viskoziteli mürekkep örneğin, ekstrüzyon) ve bu mikroakışkan ağlarına nano-sızma gibi takip eden üretim adımları kolaylığı için (örneğin, 50 mikron ile elde edilmiş) yeterince büyük olması gerekir. Nanofillers iyi olup olmadığını, bu yöntemin başka bir potansiyel, daha yüksek hızlar / basınçlarda nanokompozit infiltrasyonu ile kesme akış altında 16 akım yönünde tek tek ya da diğer CNT nanofillers hizalama özelliği olabilirNanokompozit karıştırma işlemi sırasında in-dağılmıştır. Ancak, yüksek bir uyum derecesi, sadece sızma sırasında ağda hava sıkışmasına neden (nedeniyle, küçük kanal çapı) çok yüksek infiltrasyon basınçlarda elde edilebilir. Şekil 6&#39;da Temsilcisi optik görüntüler Protokol 2&#39;de sunulan karıştırma işlemi (şeklin alt kısmında iki resim) tarafından hazırlanan Nanokompozitleri göstermektedir. Gözlenen koyu lekeler nanotüp agrega olduğu düşünülmektedir. (~ 1 um bir ortalama ile) agrega boyutunun önemli bir değişiklik, kesme-karışık nanokompozit gözlemlenen ise ultraviyole nanokompozit için, en fazla ~ 7 um bir çapı olan mikron boyutlu agrega bulunmaktadır. Nano-dolgu dağılım üretilen 3D nanokompozit kirişlerin mekanik ve elektriksel özelliklerini etkilemektedir yana, gelişmiş bir dağılım Ninenin 3D konumlandırma tam olarak yararlanmak için elde edilmelidirBu imalat tekniği kullanılarak ofillers. Bu nedenle, bir başka çalışma sistematik nanotüpler dispersiyon durumları ve daha kolay epoksi matris içinde disperse edilebilir, diğer nanofillers kullanımını incelemek için gereklidir. Mevcut üretim tekniği microengineering uygulaması 17 için fonksiyonel 3D nanokompozit ürünlerinin tasarımını mümkün kılabilir. Bu teknik, bu çalışmada kullanılan malzeme ile sınırlı değildir. Bu nedenle, bu tekniğin uygulamaya diğer ısı ile sertleşen malzemeler ve nanofillers kullanılması ile uzatılabilir. Çeşitli uygulamalar arasında, yapısal sağlık izleme, titreşim emme ürünler ve mikro söz edilebilir.

Nanomalzemeleri, özellikle karbon nanotüpler (CNT) polimer matrisler dahil kullanılarak polimer nanokompozitleri gibi yapısal kompozitler 2, mikroelektromekanik sistemleri 3 (örn. mikrosensörler), ve akıllı polimerler 4 gibi potansiyel uygulamalar için çok fonksiyonlu özellikler 1 bulunmaktadır. Yöntem karıştırma CNT tedavisi ve nanokompozit dahil olmak üzere çeşitli işlem adımları matris içine CNT arzu edilir bir şekilde dağıtmak istenebilir. CNT &#39;boy oranı için, bunların dağılım durumu ve yüzey işleme esas olarak, elektrik ve mekanik performansını etkileyen, nanokompozit işleme prosedürü, hedeflenen uygulamaya 5 için arzu edilen özelliklere bağlı olarak değişebilir. Ayrıca, belirli bir yükleme koşulları için, arzu edilen bir yön boyunca CNT hale getirilmesi ve aynı zamanda arzu edilen yerlerde takviye konumlandırılması, bu mekanik ve / veya elektriksel özelliklerinin daha fazla gelişme sağlar nanocomposites. Örneğin kesme akışı, 6-7 ve elektromanyetik alanların 8 gibi bir kaç teknik bir polimer matrisi içinde arzu edilen bir yön boyunca CNT hizalamak için kullanılmıştır. Ayrıca, yönlendirme CNT özellikle tek boyutlu (1D) içinde, boyutsal kısıtlayıcı neden olduğu ve iki boyutlu (2B), nanokompozit materyallerin 9-11 şekillendirme / işlenmesi sırasında gözlenmiştir. Bununla birlikte, üretim işlemleri ile ilgili yeni gelişmeler, yine en uygun koşulları için bir ürünün imalatı sırasında üç boyutlu (3D) yönünde ve / veya takviye nanotüp konumlandırma yeterli bir şekilde kontrol etmek için ihtiyaç vardır. Bu yazıda, polimer nanokompozit süspansiyonlar ile 3D mikroakışkan ağ (Şekil 1) yönettiği ve lokalize sızma yoluyla 3D takviyeli kompozit kiriş imalatı için bir protokol mevcut. İlk olarak, bir 3D fabrikasyon mikrosıvı birbirineAğ doğrudan yazma epoksi alt-tabakalar üzerinde mürekkep kaçak filamentlerin imalatı 12-13 (Şekil 2a ve 2b), epoksi kapsülleme ardından (Şekil 2c) ile kurban mürekkep çıkarılmasını (Şekil 2d) içerir ki, gösterilmiştir. Doğrudan yazma yöntemi, bir sıvı dağıtıcısı boyunca x, y ve z eksenleri (Şekil 3) hareket eden bir bilgisayar kontrollü bir robot oluşur. Bu teknik fotonik, MEMS ve biyoteknoloji uygulamaları için 3D mikrovasıtalar (Şekil 4) imal için hızlı ve esnek bir yol sağlar. Daha sonra, nanokompozit hazırlanması 3 boyutlu takviyeli kompozit çok ölçekli imalatı için farklı kontrollü ve sabit bir basınç altında, gözenekli bir ağ içine sızma (ya da enjeksiyon) ile birlikte gösterilmiştir (Şekil 2e ve 2f). Son olarak, potansiyel uygulamalar ile birlikte bazı temsili sonuçlar gösterilmiştir.

<table><tbody><tr><td>Dağıtım Robotu</td><td>I & J Fisnar</td><td>I & J2200-4</td><td></td></tr><tr><td>Robot yazılımı</td><td>I & J Fisnar</td><td></td><td>JR-Point Dağıtım</td></tr><tr><td>Şırınga Namlusu</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>7012072</td><td>3 ml</td></tr><tr><td>Dağıtım Nozulu</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>7018225</td><td>Paslanmaz Çelik Uç&nbsp; &nbsp; (İç çap: 0,51 mm)</td></tr><tr><td>Dağıtım Nozulu</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>7018424</td><td>Paslanmaz Çelik Uç&nbsp; &nbsp; (İç çap: 0,15 mm)</td></tr><tr><td>Sıvı Sebili</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>HP-7X</td><td></td></tr><tr><td>Sıvı Dağıtıcı</td><td>Nordson EFD Inc.</td><td>800</td><td></td></tr><tr><td>Canlı kamera</td><td>MediaCybernetics</td><td>QI, Cool, Renkli</td><td>12 Bit, Qimaging</td></tr><tr><td>Canlı Kamera Yazılımı</td><td>Image-Pro Plus</td><td></td><td>Sürüm 6</td></tr><tr><td>Hassas Testere</td><td>Buehler (IsoMet)</td><td>622-ISF-03604</td><td>Düşük Hızlı Testere</td></tr><tr><td>Esnek plastik tüp</td><td>Saint-Gobain PRL Corp.</td><td>Tygon 177936</td><td></td></tr><tr><td>Karıştırma sıcak plakası</td><td>Barnstead International</td><td>SP131825</td><td></td></tr><tr><td>Vakumlu fırın</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-05053-10</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonik temizleyici</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-08891-11</td><td></td></tr><tr><td>Üç silindirli değirmen karıştırıcı</td><td>Exakt Technologies</td><td>Exakt 80E</td><td></td></tr><tr><td>Dinamik Mekanik Analiz Cihazı</td><td>TA Instruments</td><td>DMA Q800</td><td></td></tr><tr><td>UV lambası</td><td>Cole Parmer</td><td>RK-97600-00</td><td>21 mW/cm&sup2 yoğunluğu;</td></tr></tbody></table>

mikroakışkan sızma yoluyla üç boyutlu mikrostrüktürlü nanokompozitlerin İmalat

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Karmaşık üç boyutlu (3D) ile takviyeli kompozit kirişler mikrostrüktür desenli nanokompoziti mikrofilamentler mikrofluidik ağlar 3D nanokompoziti infiltrasyon yoluyla birbirine imal edilir. Takviyeli kirişler imalat, bir dağıtma robot kullanılarak, düşük viskoziteli bir reçine kullanılarak lifleri arasındaki boşluk doldurma, reçinenin sertleştirme ve son olarak kaldırma kaçak mürekkep ipliklerin katman-katman yerleştirilmektedir mikroakışkan ağların üretimi ile başlar Mürekkep. Diğer geometri ve birçok katmanları (örneğin birkaç yüz katmanlar) ile kendinden destekli 3D yapıların bu yöntem kullanılarak inşa edilebilir. Oluşan tübüler microfluidic ağları daha sonra nanofillers (örneğin tek-duvarlı karbon nanotüpler) içeren termoset nanokompoziti süspansiyonlar ile sızmış, ve daha sonra tedavi edilir. Infiltrasyon boş n iki ucu arasında bir basınç gradyanı uygulanarak yapılır(bir vakum veya vakum destekli mikroenjeksiyon uygulayarak ya da) Ğ. Önce süzülmesine, nanokompozit süspansiyonlar yöntem karıştırma ultrasonikasyon ve üç silindir kullanılarak polimer matrisleri içine nanofillers dağıtılmasıyla hazırlanır. Nanokompozitler (infiltre örn. malzeme), bir 3 boyutlu takviyeli bir yapı ile sonuçlanan, UV ışınlarına maruz kalma / ısı tedavisi altında katılaştırılır. Burada sunulan teknik, çalıştırıcılar ve sensörler gibi microengineering uygulamalar için fonksiyonel bir nanokompozit makroskopik ürünlerin tasarımını sağlar.

Şekil 8a ve üretilen kirişler temsili bir görüntüsünü ve nano bileşiği filamanların dokuz katmandan oluşan kesiti, bir optik görüntü gösterir 8b. Şekiller 8C ve 8D, sırasıyla kirişler imal kırılma yüzeyinin tipik SEM görüntüleri ve dolu kanalları (örneğin gömülü nanokompozit mikro-) daha yüksek bir büyütme görüntü gösterir. Herhangi bir kimyasal bağdan çıkarılan kanal duvarı görülür bu yana, çevreleyen epoksi ve infiltre malzemeler de mürekkep çıkarılmasından sonra heksan ile kanalların uygun temizlik sonucu yapıştırılır söylemek yanlış olmayacaktır. Şekil 9, heksan mürekkebin çıkarılması sırasında kullanılmayan edildiği mekanik test sırasında kırılmış bir kiriş temsili bir optik görüntüsünü gösterir. Fiber bağ açıcı, zayıf mekanik arayüzü bir sonucu olarak görülmektedir nedeniyle olabilir kikaçak mürekkep izleri ağ temizlendikten sonra kalmıştır. Şekil 10, (referans noktası olarak) kalıplanmış kütle epoksi örnekler ve 3D takviyeli kirişler, depolama modülü, E &#39;&#39; nü göstermektedir. Sonuçlar bileşimidir üretilen kirişler için benzersiz eğilimleri göstermek gömülmüş ve tek ~ 0.18 wt varlığı ile üstün özelliklere sahip çevreleyen epoksi malzemeler. % CNT. Şekil 11, bir DMA kullanarak üretilen kompozit kirişlerin üç noktalı bükülme testi sonuçlarını göstermektedir. CNT konumlandırma bir sonucu olarak, 3D bükülme modülü kirişler saf epoksi-infiltre (bütün epoksi) kiriş ile karşılaştırıldığında% 34 bir artış göstermiştir takviyeli. <img alt="Şekil 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig1highres.jpg" width="500" /> 3D-r Şekil 1.. Şematik gösterimimicroinfiltration yaklaşımla üretilen einforced nanokompozit. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig1highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 2," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig2highres.jpg" width="500" /> 3 boyutlu takviyeli kirişler üretim Şekil 2. Şematik temsili. (A) bir dağıtma robot kullanarak mürekkep filament doğrudan depozisyon, z-yönünde dağıtma memesini arttırılmasıyla birbiri üstüne birkaç tabakadan (b) Çökelme, (c ) mikroakışkan kanal üretiminde neden olacak şekilde sıvılaştırma ile ağ üzerinden mürekkep alma, düşük viskoziteli bir reçine kullanılarak lifleri arasındaki boşluk, gözenek, (d) doldurulması. (E) ile boş ağ Dolumkür, ve (f) aşırı epoksi Kesme parçalar tarafından takip nanokompozit süspansiyon. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig2highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 3," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig3highres.jpg" width="500" /> Şekil 3. Bilgisayar kontrollü robot, bir dağıtım aparatı ve canlı kamera oluşan robot biriktirme aşamasında bir fotoğraf. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig3highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 4," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig4highres.jpg" width="500" /> Şekil 4. Doğrudan yazma assem tarafından üretilen mikroyapıların Birkaç görüntüleribly. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig4highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 5," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig5highres.jpg" width="500" /> Şekil 5,. Izometrik bir görünüm ve SEM görüntü 3D bağlı mikroakışkan boş ağ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig5highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 6," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig6highres.jpg" width="500" /> Şekil 6.. Nanocomposite farklı nitelikleri (nanokompozit filmlerin optik görüntüleri ile dağılımların nanotüp yol nanotüp nonkovalent fonksiyonlandırmalar ultrasonikasyon ve / veya üç rulo değirmen karıştırma dahil stratejiler karıştırma). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig6highres.jpg" target="_blank">Daha büyük resmi görmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 7" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig7highres.jpg" width="500" /> Şekil 7. Fırında post-kür ardından UV lamba UV aydınlatma altında kür nanokompozit. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig7highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 8," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig8highres.jpg" width="500" /> Şekil 8,. (A) Bir 3D-takviye edilmiş bir çubuğun bir görüntü zometrik, (b) bir nano bileşiği-enjekte kirişin tipik enine kesit, (c) bir ışın kırılma yüzeyi SEM görüntüsü ve ( <stron<html> g&gt; d) (c) A yakından görünüşüdür. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig8highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 9," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig9highres.jpg" width="500" /> Poliüretan nanokompozit-sızmış kirişin Şekil 9.. Kırılma yüzey görüntüsü. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig9highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 10," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig10highres.jpg" width="500" /> Bir dinamik mekanik analiz cihazı kullanılarak yığın epoksiler ve üretilen kirişler 10. Sıcaklık bağımlı mekanik özellikleri (depolama modülleri) Şekil./ Www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig10highres.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; büyük resmi görebilmek için buraya tıklayın. <img alt="Şekil 11" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig11highres.jpg" width="500" /> Şekil 11. Toplu epoksilerin quasi-statik, mekanik özellikleri (eğilme) ve üretilen kirişler (üç nokta eğilme testi). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig11highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın.</a>

Üç boyutlu (3D) mikrostrüktürlü kompozit kirişler 3D gözenekli microfluidic ağlara nanokompozitlerin yönettiği ve lokalize sızma yoluyla imal edilir. Bu imalat yönteminin esnekliği fonksiyonel 3 boyutlu takviyeli nanokompozit makroskopik çeşitli ürünler elde etmek amacıyla, farklı ısı ile sertleşen malzeme ve nanofillers kullanımını sağlar.

Mikroakışkan Sızma yoluyla üç boyutlu mikrostrüktürlü nanokompozitlerin İmalat

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

Bu prosedürün genel amacı, nanokompozitlerin 3D gözenekli mikroakışkan ağlara yönlendirilmiş ve lokalize sızma yöntemiyle aktarılması yoluyla 3D mikro yapılandırılmış kompozit kirişler üretmektir. Mikroakışkan ağlar, sıvı mürekkebin katman katman biriktirilmesiyle hazırlanır. Ardından, filamentler arasındaki boşluklar düşük viskoziteli bir reçine ile doldurulur ve kapsülleyici epoksi kürlenir.Ardından, mürekkebin sıvılaştırılmasıyla kaçıcı mürekkep yapıdan uzaklaştırılır ve ardından kanallar sıcak su ve heptan ile yıkanır. Sonra, elde edilen boru şeklindeki mikroakışkan ağlar, nano dolgular içeren termoset nanokompozit süspansiyonlarla sızdırılır ve ardından kürlenir. Son adım ise üretilen kirişin kürlenmesi ve fazla kısımların istenen boyutlarda kesilmesidir.Sonuç olarak, üretim tekniğinin fonksiyonel nanokompozit makroskobik ürünlerin tasarımı konusundaki yetkinliğini göstermek için çeşitli morfolojik ve mekanik karakterizasyon teknikleri kullanılır. Uzun yıllardır ileri malzemelerin, özellikle termoplastik ve termohücre tabanlı nanokompozitlerin geliştirilmesi üzerine çalışmaktayız. Şu an, yeni bir malzeme sistemini ve ayrıca karmaşık 3B parçaların üretimi için yeni yöntemleri inceleyerek metodumuzun sınırlarını zorlamaya çalışıyoruz.Bu tekniğin enjeksiyon kalıplama gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, PRIs tekniğinin, optimal koşullar için bir ürünün üretimi sırasında nanotüp takviyesinin üç boyutlu yöneliminin ve konumlandırılmasının yeterli düzeyde kontrol edilmesine olanak tanımasıdır. Bu esnek üretim tekniği, diğer termoset malzemelerin ve nanodolguların kullanımına da genişletilebilir. Birçok uygulama arasında yapısal sağlık izleme, titreşim sönümleme ürünleri ve mikroelektronik yer almaktadır. Geçici mürekkebin eritilmesi için mikrokrstaline balmumu ve vazelin, 80 °C sıcaklıktaki bir ısıtıcı tabla manyetik karıştırıcı üzerinde eritilip karıştırıldıktan sonra, mürekkebi 3 cc'lik bir şırınga gövdesine doldurun.Şırıngaya 150 mikrometrelik bir dağıtım ucu takın ve şırıngayı dağıtım robotunun şırınga tutucusuna monte edin. İstenen 3D iskele yapısının üretimi için dağıtım robotunun hareket yolunu tasarlamak amacıyla bir Excel programı kullanın. Bu bilgiler; yapının boyutlarını, filament aralığını, katman sayısını ve üretim sırasında her konumdaki dağıtımın açık-kapalı durumunu içermelidir.Bu durumda boyutlar; 60 milimetre uzunluk, 7,5 milimetre genişlik ve 1,7 milimetre kalınlıkta olup, yaklaşık 150 mikrometre filament çapı için her filament arasında 0,25 milimetre yatay boşluk bulunmaktadır. Basınç regülatöründen biriktirme basıncını 1,9 megapaskal olarak ayarlayın ve robot dozajlama hızını saniyede 4,7 milimetreye ayarlayın. Ardından, epoksi bir substrat üzerine mürekkep tabanlı filamentlerin biriktirme işlemini başlatın.Bu işlem, mikro iskelenin ilk katmanı olan 2 boyutlu bir desenle sonuçlanır. Dağıtıcı nozülün Z konumunu, filament çapına eşit bir miktarda artırarak mikro iskelenin ek katmanlarını yerleştirmeye devam edin. Kendi kendini destekleyen yapılar oluşturmak için her bir katmanın hazırlanması yaklaşık dört ila beş dakika sürer ve bu yöntemle birkaç yüz katmanlı yapılar inşa edilebilir.Bir sonraki adım, kapsülleme için kullanılacak epoksiyi hazırlamaktır. İşleme reçine ve sertleştiriciyi karıştırarak başlayın, ardından epoksi karışımını 30 dakika boyunca vakum altında gazdan arındırın. Gaz giderme işleminden sonra, bir sıvı dağıtıcı kullanarak negatif basınç uygulayıp epoksiyi üç cc'lik bir şırınga gövdesine doldurun.Ardından, şırınga gövdesine 0,51 mm iç çaplı bir nozül yerleştirin. Reçinenin akışını kolaylaştırmak için mürekkep iskeleyi eğimli bir konuma getirin. Daha sonra, aynı sıvı dağıtıcıyı ve takılı nozülü kullanarak, eğimli iskele yapısının üst ucuna epoksi damlaları yerleştirin.Ardından epoksi, yerçekimi ve kılcal kuvvetlerin etkisiyle filamentler arasındaki boşluklara akar. İskele filamentleri arasındaki boşluklar tamamen dolana kadar iskelenin üzerine epoksi damlatmaya devam edin. Kapsülleyici epoksiyi oda sıcaklığında 24 saat boyunca ön kürlenmeye bırakın ve ardından yapıyı 60 °C'de iki saat boyunca son kürleme için fırına yerleştirin.Sertleşme işleminden sonra, epoksinin fazla kısımlarını kesmek için hassas bir testere kullanın. Ardından, yapının her iki ucuna yaklaşık bir milimetre çapında bir delik açın. Mürekkep iskelete ulaşmak için, deliklerin her birine plastik bir tüp yerleştirin.Bir sonraki adım, uçucu mürekkebin yapıdan uzaklaştırılmasıdır. Mürekkebi sıvılaştırmak için numuneleri 90 °C sıcaklıktaki bir fırında 30 dakika tutarak işleme başlayın. Numuneler fırından çıkarıldıktan sonra, plastik tüpler aracılığıyla beş dakika boyunca sıcak distile su vakumlayarak kanal ağını yıkayın.Ardından, mürekkep temizleme işleminden sonra kanal duvarlarındaki kalıntı mürekkep izlerini gidermek için tüpler aracılığıyla beş dakika daha heksan vakumlayın. Geriye kalan, ihtiyaç duyulana kadar oda sıcaklığında saklanabilen birbirine bağlı bir 3D mikroakışkan ağdır. Nanokompozitleri hazırlamak için, nihai nanotüp konsantrasyonu ağırlıkça %0,5 olacak şekilde, aseton veya diklorometan içerisindeki 0,1 milimolar çinko protoporfirin dokuz sürfaktan çözeltisine 150 miligram karbon nanotüp ekleyin.Ardından, nanotüp agregalarını dağıtmak için süspansiyonu bir ultrasonik banyoda 30 dakika boyunca sonike edin. Epoksi veya üretan reçineyi, çözücü sıcaklığının biraz altındaki bir sıcaklıkta, manyetik karıştırıcılı ısıtıcı tabla üzerinde nanotüp süspansiyonu ile karıştırın.Dört saat boyunca kaynatma sıcaklığında tutulduktan sonra nanokompozit karışımı ultrasonik banyoya yerleştirilir ve 40 ila 50 °C'de ısıtılırken bir saat boyunca sonikasyona tabi tutulur. Ardından, nanokompozit 30 °C'de 12 saat boyunca ısıtılır ve daha sonra kalıntı çözücüyü uçurmak için vakum altında 50 °C'de 24 saat boyunca ısıtılır. Ertesi gün.Büyük nanotüp agregatlarını parçalamak için baz karşılaştırma olarak kullanmak üzere nanokompozitin bir kısmını oda sıcaklığında ayırın. Üç silindirli bir karıştırıcının ön silindir hızını 250 RPM'ye ayarlayın; silindirler arasında 25 mikrometre boşlukla başlayarak geri kalan nanokompozit karışımı silindirlerden beş kez geçirin. Ardından silindirler arasındaki boşluğu 10 mikrometreye ayarlayın ve beş geçiş daha yapın. Boşluğun son olarak beş mikrometreye düşürülmesinin ardından, nanokompozitler için 10 geçiş daha gerçekleştirin; silindirlerden geçirilmeden önceki ve sonraki nanokompozitler burada gösterilmektedir.Ardından, karıştırma sırasında hapsolan hava kabarcıklarını gidermek için nihai karışımı vakum cihazınızda, bir kurutucu kullanarak 24 saat boyunca gazdan arındırın. Bir sonraki adım, nanokompoziti mikroakışkan cihaza enjekte etmektir. Nanokompozitleri sıvı dağıtıcıya yerleştirdikten sonra, sıvı dağıtıcıya negatif basınç uygulayın; bu işlem nanokompozitlerin üç cc'lik bir şırınga gövdesine yüklenmesini sağlar.Şırınga gövdesine ince bir uç takın ve bu ucu mikroakışkan cihazdaki tüplerin içine yerleştirin. Ardından, ağın dolmasına yardımcı olmak için gerekirse sıvı dağıtıcısını 400 kilo pascal basınca ayarlayın. Başka bir sıvı dağıtıcısı kullanarak mikroakışkan ağın çıkış tarafına negatif basınç uygulayın.Basınç uygulandığında, mikroakışkan ağ, plastik tüp aracılığıyla ağa giren nanokompozit süspansiyon ile doldurulur. Enjeksiyondan kısa bir süre sonra, nanokompozit dolu kompozit kirişler ön kürleme için 30 dakika boyunca UV ışınımına maruz bırakılır. Ardından, üretilen kirişler fırında önce 80 °C'de bir saat, ardından 130 °C'de bir saat daha son kürleme işlemine tabi tutulur.Fazla epoksi kısımları bir testere ile kestikten ve kirişleri istenen boyutlara getirmek için cilaladıktan sonra, üretilmiş bir 3D takviyeli kirişin izometrik görüntüsü burada gösterilmiştir. Bu kesit, nanokompozit filamentlerin dokuz katmanını göstermektedir. Bu şekil, üretilmiş bir kirişin kırılma yüzeyinin SEM görüntüsünü ve nanokompozit mikro liflerle doldurulmuş kanallardan birinin daha yüksek büyütmeli görüntüsünü göstermektedir.Kanal duvarında herhangi bir ayrılma görülmediğinden, çevreleyen epoksi ve infiltre edilen malzemeler, muhtemelen mürekkep temizleme sonrası kanalların heksan ile uygun şekilde temizlenmesinin bir sonucu olarak iyi yapışmış görünmektedir. Buna karşılık, burada mürekkep temizleme sırasında heksanın kullanılmadığı mekanik testler sırasında kırılan kirişler gösterilmektedir. Kötü bir mekanik arayüzün sonucu olarak, ağ temizliğinden sonra kalan kalıcı mürekkep izlerinden kaynaklanabilecek fiber ayrılmaları gözlemlenmektedir.Kıyaslama noktaları olarak kullanılan kalıplanmış kütle epoksi numunelerinin ve 3D takviyeli kirişlerin depolama modülü burada gösterilmiştir. Gömülü ve çevreleyen epoksi malzemelerin kombinasyonu olan üretilmiş kirişler, sadece yaklaşık ağırlıkça %0,18 karbon nanotüp varlığında üstün sıcaklığa bağlı özellikler sergilemektedir. Bir üç nokta eğme testi, karbon nanotüplerin konumlandırılması sonucunda, 3D takviyeli kirişlerin eğilme modülünün saf epoksi infiltre edilmiş kirişlere kıyasla %34 oranında bir artış gösterdiğini ortaya koymaktadır.Kalıplanmış dökme epoksi numuneler referans için gösterilmiştir. Bu desenleme yaklaşımı, esnek mikroelektronikten 3 boyutlu kompozit olmayan makro yapılara kadar çok çeşitli uygulamalar için kullanılabilir. MEMS için.Termoset ve termoplastik tabanlı nanokompozitler kullanılarak yapılan 3D serbest form baskı gibi 3B yapım yöntemlerini araştırarak ve yeni malzeme sistemlerini inceleyerek bu tekniğin sınırlarını zorlamaya çalışıyoruz. Teşekkürler.

manufacturing-three-dimensionally-microstructured-nanocomposites

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

Burada sıcak kabartma ve ısı sızdırmazlık kullanarak termoplastik mikroakışkan cips nasıl imal göstermektedir. Sonra kompozit katı faz sütunları oluşturmak için mühürlü çip aracılığıyla yerinde ışık aşılama yüzey ve polimerizasyon nasıl kullanılacağını göstermektedir.

Termoplastik mikroakışkan Kanallar imalatı

Biz, üç-boyutlu hücre kültürü için gözenekli polimer cips mikroimalat için iki süreç sunuyoruz. Bunlardan birincisi, solvent buhar kaynak işlemi ile birlikte sıcak kabartma. Ikincisi ise, kısa bir süre önce geliştirilen iyon izleme teknolojisi ile üretim önemli bir basitleştirme giden kombine microthermoforming süreci kullanır.

Üç boyutlu Hücre ekimi için Chip-ölçekli Yapı iskeleleri mikroimalat

Biz dikey hizalanmış karbon nanotüp (CNT), ve organize nano ölçekli yüzey dokusu ile polimer mikro üretimi için ana kalıp olarak kullanımı mikro desenli imalatı için yöntemler sunuyoruz. CNT ormanları önemli ölçüde ambalaj yoğunluğu artar ve 3D şekillerin kendi kendini yöneten oluşumunu sağlayan yüzey, üzerine çözücü yoğunlaşması ile yoğunlaştırılmış edilir.

3D Karbon Nanotube mikroyapılar, Üretimi, Yoğunlaştırma ve Replica Kalıp

Gözden çıkarılabilir bir bileşeni (vasküler) işleminin bir buharlaşma mikrovasküler yapılar imal etmek için kullanılır. Bu işlem lazer Mikroişlenmiş kılavuzu plakaları tarafından sağlanan hassas 3D geometrik konumlandırma ile içi boş mikro oluşturmak için kurban poli (laktik) asit lifleri kullanır.

Bir Kurban bileşeni buharlaşma kullanarak üç boyutlu Mikroyapılar Yapma Süreci

Yivli bir mikroakışkan kanaldan geçen iki bitişik sıvı, bir prepolimer çekirdeğinin etrafında bir kılıf oluşturmaya yönlendirilebilir; böylece hem şekil hem de kesit belirlenir. Tiyol tıklama kimyası gibi fotoinitiated polimerizasyon, çekirdek sıvısını önceden belirlenmiş boyut ve şekle sahip bir mikrofiber haline hızlı bir şekilde katılaştırmak için çok uygundur.

Önceden Tasarlanmış Boyut ve Şekle Sahip Polimerik ve Biyohidred Elyafların Mikroakışkan İmalatı

Bu kağıt mikroelektromekanik sistemi (MEMS) yapılar ve cihazlar esnek imalat için bir 3D katkı micromanufacturing stratejisi (adlandırılan 'mikro-yığma') tanıttı. Bu yaklaşım, hızlı termal tavlama-etkin malzeme yapıştırma teknikleri ile birlikte mikro / nano malzemelerin transfer baskı-tabanlı düzeneğini içerir.

3D Katkı Micromanufacturing için Micro-duvar

Tasarım ve bir üç boyutlu (3-D) fabrikasyonu basılı mikroakışkan çapraz akışlı süzme sistemi gösterilmektedir. sistem performansını test etmek ve ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon (ince film kompozit) zarlarının kirlenmesinin gözlemlemek için kullanılır.

Ultrafiltrasyon / Nanofiltrasyon Membran Performans Testleri için üç boyutlu Baskılı mikroakışkan Çapraz akış Sistemi

Bu el yazması endotele fizyolojik özelliklerini recapitulate mikrodamarlar mühendisi bir enjeksiyon kalıplama yöntemi sunar. Mikroakışkan tabanlı süreç böyle akışı, hücresel kompozisyon, geometri ve biyokimyasal geçişlerini olarak Uyarlanabilen koşullar, patent 3D damar ağları oluşturur. üretim süreci ve potansiyel uygulama örnekleri açıklanmıştır.

Micropatterning ve 3D mikrodamarlar Meclisi

Karmaşık geometriyi katkı imalat (AM) istihdam yüzeylerde mikro özelliklere sahip için ekler enjeksiyon imalatı için bir protokol sunulmuştur.

3D bir bileşenin mikro enjeksiyon kalıplama için yumuşak takım süreç zinciri sütun

Tamamlayıcı reaktif gruplara sahip mikrojel çubuklar, sulu çözeltide birbirine bağlanma kabiliyetine sahip mikroakışkanlar yoluyla üretilir. Anizometrik mikrojeller, küresel tabanlı sistemlere kıyasla daha büyük gözeneklere sahip kararlı yapılara sıkışır ve birbirine bağlanır. GRGDS-PC ile modifiye edilmiş mikrojeller, hücre kültürü için kullanılabilecek makrogözenekli 3D yapılar oluşturur.

Mikrojel Çubuklardan Birbirine Bağlı Makrogözenekli 3D İskeleler

Bu protokol, lifleri bir 3D kollajen hidrojel (kalınlığı &lt;250 μm) hizalamak için uzatma gerinim (germe) oluşturmak için sıvı akış yönü boyunca değişen geometriye sahip bir mikroakışkan kanalın kullanımını göstermektedir. Ortaya çıkan hizalama birkaç milimetre boyunca uzanır ve uzatma gerinim hızından etkilenir.

Uzun Menzilli Fiber Hizalamalı Mikromühendislik 3D Kollajen Hidrojelleri

Öğrenin, mikroakışkan sızma yöntemiyle 3D mikrostrüktürlü nanokompozit kirişlerin imalatını. Termoset malzemeler ve nanodolgu maddeleri kullanarak fonksiyonel makroskopik ürünler oluşturun.

Mikroakışkan Sızma yoluyla üç boyutlu mikrostrüktürlü nanokompozitlerin İmalat

Daha fazla video keşfet