Name: Asma Micron / Sub-mikron Ölçeği Fiber Yapıların 3-D Doğrudan Yazma Robotik Dağıtım Sistemi aracılığıyla Prescribed (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: Öğrenin, 3 eksenli dağıtım sistemiyle otomatik doğrudan yazma prosedürü kullanarak serbest asılı mikron ve alt mikron ölçekli polimer lifler ile ağ benzeri yapıların nasıl üretileceğini.

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

Bu çalışma NSF-EPSCoR (hibe #0814194) ve Biyomühendislik Bölümü tarafından desteklenmektedir.

<html> 1. Ekipman Set-up <ol><li> 2.45 ul / dk&#39;lık bir akış oranında, iğne ucundan polimer çözeltisinin dağıtılması için 15 psi basıncı ayarlamak için, bir basınç regülatörü aracılığıyla dağıtım sistemi kurma ve pnömatik kaynağına valf kontrolörü ve şırınga haznesinin bağlayın. </li><li> Istikrarlı bir çalışma ortamı (Şekil 2) sağlamak için termal kasasına 3-eksenli robot ve dağıtma sistemi takın. </li><li> Sistem üreticisi tarafından sağlanan Ortak Robot Kontrol Noktaları (JR-C Points) yazılımı yükleyin ve seri haberleşme portu üzerinden bilgisayara 3-eksenli robot bağlayın. </li><li> 3-eksenli robot vana dağıtımı monte edin ve vananın üzerine iğne ucu takın. </li><li> Valf ucu 15 yüksekliğine göre düzlüğü sağlamak için üreticinin talimatlarına göre robotik sahne plakasını Seviye. </li><li> Çevre denetimi eklemek için muhafaza içinde bir geri besleme kontrollü ısıtıcı monte edin. </li></ol>içerik &quot;fo: keep-together.within sayfa =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig2.jpg" /> Şekil 2. (A) bir muhafaza içinde bulunan gerekli aksesuarlarla robotu dağıtım 3-Eksen; ve, (B) görselleştirme için takılı USB mikroskop ile dağıtım vanasının görüntüyü kapatın. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 2. Deneysel Malzemeler ve Kontrol Faktörler <ol><li> Faktörleri ve bunların kombinasyonunu kontrol eder. <ol><li> JR C-Puan yazılım tarafından,% 100 (500 mm / sn) kadar% 1 hızında (5 mm / sn) den besleme hızı değişir. Bu uygulama için, imal etmek% 2 hızı (10 mm / sn) kullanın lif yapıları bu çalışmada sundu. </li><li> Gerekli olan belirli viskozite, yüzey gerilimi ve oynaklık parametrelerini elde etmek için polimer çözeltisi konsantrasyonunu Varyistenen uygulama için. Bu uygulama için, bu çalışmada sunulan elyaf yapıları imal etmek için Klorobenzen çözeltisi içinde% 24 polimetilmetakrilat (PMMA) kullanın. </li><li> Pnömatik hava yoluyla çözüm çıkartmak için 0.02 sn sn 1 ila kontrol vanası dağıtım süresini Vary. Bu uygulama için, bu çalışmada sunulan fiber yapıları imal etmek için 0.02 sn kullanın. </li><li> Polimer çözümleri dağıtmak için yüksek hassasiyetli iğne uçları bir göstergesi boyutunu seçin. Bu uygulama için, bu çalışmada sunulan fiber yapıları imal etmek için bir 30 G (iç çapı (ID) = 152.4 mikron) ucu kullanın. </li><li> Polimer numunesi sabit bir buharlaşma oranı sağlamak için, termal olarak yalıtılmış kutuda 100 ° F ile 70 ° F arası sıcaklık aralığı ayarlayın. Bu uygulama için, bu çalışmada sunulan elyaf yapıları imal etmek için 70 ° C arasında bir sıcaklık kullanılır. </li></ol></li><li> Polimer çözeltilerinin hazırlanması. <ol><li> Karıştırmakpolimetil metakrilat polimer reçineleri (PMMA; 0.72 g), bir kimyasal sıvı başlık altında çözücünün klorobenzen (2.28 g) eklenmiştir. </li><li> Çözelti içinde polimer arzu edilen konsantrasyonu sağlamak için polimer (PMMA) ve bir çözücü (klorobenzen) ağırlığını hesaplamak. Bu uygulama için, bu çalışmada sunulan elyaf yapıları imal etmek için Klorobenzen çözeltisi içinde% 24 polimetilmetakrilat (PMMA) kullanın. </li><li> Bu uygulama için. Polimer tozu / cam şişenin içine reçine istenilen miktarda yerleştirin PMMA ve% 24 oranında bir konsantrasyon elde etmek için PMMA reçine 0.72 g kullanın. </li><li> 3 g toplam ağırlık elde edilinceye kadar pipetle şişe içindeki polimer üzerine solvent aktarın. </li><li> Bir vorteks karıştırıcı kullanılarak 1 dakika için karıştırın ve şişeye ultrasonik tamamen polimer tozu / reçine çözmek için 5 saat boyunca bunları işlemek. </li><li> Berrak kadar ses dalgalarına maruz devam numuneye herhangi bulutluluk veya opaklık varsa, çözümlerin şeffaflık kontrol ediniz. </li></ol></li><li> Polimer çözeltilerinin viskozitesi ölçümü. <ol><li> Koni ve plakalı viskometre ile Ölçü çözeltisi viskoziteleri (ör LVDV-II ve RVDV-II +), 16. </li><li> Yük viskozite ölçümlerinden hataları en aza indirmek için viskometre kalibre viskometre üreticisi tarafından sağlanan bilinen viskozitesi, standart numune (bir gliserin bazlı ve su karışımı), 0.5 mi. Üretici viskozimetre kalibre etmek için standart numunelerin çeşitli sağladı. 100,000 cP viskoziteye sahip gliserin bazlı standart numune kullanılır. </li><li> Sabit bir çalışma sıcaklığında deney sıvısını korumak için Viskozimetre su ceketi bağlayın. </li><li> Milin dönüşünü başlatmak için Açık konumuna On / Off anahtarı hareket ettirerek test sıvısı ölçümü başlatın. Gösterge panelinde tork değeri stabilize edildikten sonra, tork kaydetmek ve milin 1 tork, iğ çarpan sabiti ve hızı arasındaki ilişkiyi kullanarak nihai viskoziteye hesaplamak6 <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq1.jpg" /> viskozite nerede, RPM koni yapıştırılmış mili hızı, TK (LVDV-II +, RVDV-II + için 1 için 0,09373) tork olduğunu, SMC viskozitesi sırasında kullanılan belirli mili bağlıdır mili çarpan sabiti ölçümü. Bu çalışma için, CP-52 mili 9,83 spindle çarpanı sabit olan kullanılmıştır. </li></ol></li><li> Polimer çözeltilerinin yüzey gerilimi ölçümü. <ol><li> Ölçüm yöntemi Wilhelmy tekniğidir. 14 </li><li> Yüksek çözünürlüklü dengesi (ölçek çözünürlük = 0.001 g) üzerinde, bir cam şişe içinde, 1 ml test çözeltileri yerleştirin. Test çözeltileri, bilinen bir çapa sahip bir cam çubuk batırın. </li><li> Yüzeye dokunmamaya ve kısmen sıfır temas test çözümlerine sokmak için bir servo veya step kontrollü lineer aktüatör aracılığıyla çubuk pozisyonunu kontrol edin. </li><li> Monitör ve zaman dengesine kitle ölçüm değişikliği kaydetmekÇözelti yüzeyinden çubuk çıkarılması. </li><li> Kuvvet değişikliği, çubuk üzerinde sıvı çubuk ve temas açısı çevresi ile yüzey gerilimini hesaplayınız. <img alt="Denklem 2" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq2.jpg" /> , θ sıvının temas açısı çubuk üzerinde çubuğun ıslatılmış çevre (L = çapı 10.05 mm = 3.2 mm) olduğu yerde, K çubuğun ucu üzerine deney akışkanının yüzey gerilimi nedeniyle güç değişimdir. </li></ol></li><li> Çözeltilerinin kütle transfer katsayısı ölçümü. <ol><li> Termogravimetrik analiz ile polimer çözeltilerinin kütle transferi katsayılarını ölçün. 14 </li><li> Denge darası önce bir platin plaka üzerine% 24 (ağırlık olarak), PMMA, polimer çözeltisinin yük 30 ul. </li><li> Bölme, programı hedef çözümleri kitle izlemek için 2 saat süreyle istenen çalışma sıcaklığına (70 ° F) çalıştırmak için cihazı havalandırın. </li><li> Solüsyonun kütle değişikliklerden kütle transferi katsayılarının hesaplayın,çözelti / hava ara-yüzü ve yoğunluk alanı. <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq3.jpg" /> m (t), PMMA çözeltilerinin kütle olduğu, bir çözelti / hava ara alanı (standart plaka için 78.5 mm 2 eşittir), mPOLYMER çözelti içinde polimer kütlesi olup çözeltisinin yoğunluğudur. </li></ol></li></ol> 3. Doğrudan yaz Deney Prosedürü <ol><li> Sistem numune yükleme protokolü Dağıtım. <ol><li> Yük bir şırınga ağzına polimer çözeltisinin 3 mi tutarsız pnömatik basınç dağılımı ortadan kaldırmak için bir şırınga pistonu yerleştirin. </li><li> , Şırınga varil üzerinde giriş hat adaptörünü çevirin kaynak hattı, hava tüpüne bağlayın. </li><li> Deney gerçekleştirmek için hassas iğne ucu istenilen ölçü boyutunu seçin. </li><li> Dağıtım denetleyici panelinde, devleti tasfiye ve tıklayın geçmek &quot;döngüsü&quot; butonuna yani polimer ile dağıtım vanası doldurmak içindökülmesinden kadar iğne ucundan taburcu edildi. </li><li> Programlanmış bir lif yazma prosedürü hazırlanmasında ucundan kalan polimer solüsyonu silin. </li></ol></li><li> 3-eksenli robot ve dağıtım sistemi ile doğrudan yazma polimer lifler. <ol><li> Reçete mikro / mikronaltı elyaf yapısının başlangıç ​​noktasına varsayılan giriş pozisyonundan dağıtma iğne ucu yeniden konumlandırmak için ofset robot evresini belirlemek çizilecek. Z ekseni boyunca çevirir dağıtma sistemi vana dirsek, bir USB mikroskop (büyütme = 200X) monte edin. El ile tam istenilen yere, prefabrik alt tabakaya ya da cihaza valf ucu konumlandırma asist USB mikroskop odaklanarak düğmeyi ayarlayarak dağıtıcı ucu odaklanın. </li><li> İstenen lif yapısı deseni (Şekil 3A, 4A ve 5A) CAD yazılım paketi kullanarak tasarım / oluşturun. Robo Girdi mekansal koordinatları (x, y, z)t JR-Cı CAD programı (Şekil 3B, 4B, 5B) içinde oluşturulan istenilen desen ile ilgili olarak, sıralı bütün başlatma ve bitirme noktası için kontrol yazılımı. 15 </li><li> JR-C yazılımı 15 içinde Robot menüsü altında &quot;C &amp; T Verileri Gönder&quot; linkine tıklayarak robot bilgisayardan tamamlanmış lif yapısı tasarım programı aktarın. </li><li> Yük 3 şırınga varil, boşaltma vanası ve iğne içine bilinen konsantrasyonda (% 24) PMMA çözümü örnek ml set yazılım kontrol vanası kontrolörü ve robot için tüm dağıtım parametreleri. </li><li> Robot sahne merdane üzerine prefabrik substrat yerleştirin polimer çözeltisinin kararsız buharlaşmasını uyarabilir ortam hava akışını önlemek için termal muhafaza kapılarını kapatın. </li><li> JR-C yazılımı robot menüsünü tıklayıp seçerek alt tabaka üzerine lifleri yazmaya başlayın &quot;test çalışan&quot; 15. </li><li> DC püskürtme kaplama altın 2 nm kalınlığında bir tabaka kadar, 2 dakika süre ile iletken bir altın metal tabakası, taramalı elektron mikroskobu liflerin görüntülenmesine olanak vermek üzere çekilen liflerin üzerine yatırılır. </li><li> Taramalı elektron mikroskobunda 17 aracılığıyla elyaf çapını yapısı ve ölçün. Mikroskop parametreleri: Yüksek gerilim seviyesi: 2.00 kV; Amaç: InLens, Çalışma Mesafesi (9.0 mm). </li></ol></li><li> Bir kimyasal akış kaputu altında dağıtma sistemi temizleme işlemini gerçekleştirin. <ol><li> Temizleme işlemi gerçekleştirmek için bir kimyasal akış kaputu dağıtım sistemini yerleştirin. </li><li> Üreticinin protokolüne göre iğne valfı ayırın. </li><li> Tüm parçaları dalmış kadar behere aseton dökün, bir behere tüm metal parçaları yerleştirin. </li><li> Tüm polimer kalıntıları çıkarmak için 30 dakika boyunca ultrasonik bir banyoda behere koyun. </li><li> Akan DI su altında tüm parçaları durulayın, daha sonra kuru onları uçurmak için hava tabancası kullanın. </li></ol></<html> li&gt; </ol><img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig3.jpg" /> 10 mm x 10 mm çerçeve üzerinde tasarlanmış &quot;dörtlü&quot; web yapısının Şekil 3. (A) Örnek, (B) JR-C noktası yazılımı içine girilen üzere sıralı noktadan-noktaya mekansal talimatları. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig3large.jpg" target="_blank">Bir görmek için buraya tıklayınız Bu rakamın büyük bir sürümü.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig4.jpg" /> Şekil 10 mm x 10 mm çerçeve üzerinde tasarlanmış &quot;simetrik&quot; web yapısının 4. (A) Örnek, (B), sıralı noktadan noktaya mekansal talimatlar JR-C noktası yazılımı içine girilen edilecek.&quot;blank&gt; Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig5.jpg" /> 10 mm x 10 mm çerçeve üzerinde tasarlanmış &quot;ikili zigzag&quot; web yapısı, (B) sıralı noktadan noktaya mekansal talimatlar Şekil 5. (A) Örnek JR-C noktası yazılımı içine girilen edilecek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig5large.jpg" target="_blank">görmek için buraya tıklayınız Bu rakamın büyük bir versiyonu.</a>

<ol><li>Andrew, K. E., Glenn, D. P., Simon, M. C., Dietmar, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combining+Electrospun+Scaffolds+with+Electrosprayed+Hydrogels+Leads+to+Three-Dimensional+Cellularization+of+Hybrid+Constructs%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Combining Electrospun Scaffolds with Electrosprayed Hydrogels Leads to Three-Dimensional Cellularization of Hybrid Constructs.</a> Biomacromolecules. 9 (8), 2097-2103 (2008).</li>
<li>Cho, S. M., Kim, Y. J., Kim, Y. S., Yang, Y., Ha, S. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+carbon+nanotube-polymer+composite+as+gas+sensing+materials.+Sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+of+IEEE%22%5BJournal%5D)">The application of carbon nanotube-polymer composite as gas sensing materials. Sensors.</a> Proc. of IEEE. 2, 701-704 (2004).</li>
<li>Xu, F., Horak, P., Brambilla, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+microfiber+coil+resonator+refractometric+sensor%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Optical microfiber coil resonator refractometric sensor.</a> Optics Express. 15 (12), 7888-7893 (2007).</li>
<li>Dalton, P. D., Joergensen, N. T., Groll, J., Moeller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterned+melt+electrospun+substrates+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Mater%22%5BJournal%5D)">Patterned melt electrospun substrates for tissue engineering.</a> Biomed. Mater. 3 (3), 034109(2008).</li>
<li>Hadjizadeh, A., Doillon, C. J., Vermette, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioactive+polymer+fibers+to+direct+endothelial+cell+growth+in+a+three-dimensional+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Bioactive polymer fibers to direct endothelial cell growth in a three-dimensional environment.</a> Biomacromolecules. 8 (3), 864-873 (2007).</li>
<li>Xu, C. Y., Inai, R., Kotaki, M., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aligned+biodegradable+nanofibrous+structure%3A+a+potential+scaffold+for+blood+vessel+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Aligned biodegradable nanofibrous structure: a potential scaffold for blood vessel engineering.</a> Biomaterials. 25 (5), 877-886 (2004).</li>
<li>You, Y. M., Lee, B. L. eeS. J., Lee, T. S., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+degradation+behavior+of+electrospun+polyglycolide%2C+polylactide%2C+and+poly%28lactide-co-glycolide%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">In vitro degradation behavior of electrospun polyglycolide, polylactide, and poly(lactide-co-glycolide).</a> J. Appl. Polym. Sci. 95 (2), 193-200 (2005).</li>
<li>Berry, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothelial+cell+scaffolds+generated+by+3D+direct+writing+of+biodegradable+polymer+microfibers%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Endothelial cell scaffolds generated by 3D direct writing of biodegradable polymer microfibers.</a> Biomaterials. 32 (7), 1872-1879 (2011).</li>
<li>Dalton, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-tough+carbon-nanotube+fibres%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Super-tough carbon-nanotube fibres.</a> Nature. 423, 703(2003).</li>
<li>Dalton, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+carbon+nanotube+composite+fibers%3A+properties%2C+potential+applications%2C+and+problems%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Continuous carbon nanotube composite fibers: properties, potential applications, and problems.</a> J. Mater. Chem. , 1-3 (2004).</li>
<li>Sperling, L. H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSperling%2C+LH+%22Introduction+to+physical+polymer+science%22">Introduction to physical polymer science</a>. , Wiley. 325-347 (1992).</li>
<li>Harfenist, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+drawing+of+suspended+filamentary+micro-+and+nanostructures+from+liquid+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Nano.+Lett%22%5BJournal%5D)">Direct drawing of suspended filamentary micro- and nanostructures from liquid polymers.</a> Nano. Lett. 4 (10), 1931-1937 (2004).</li>
<li>Yang, R. R., He, J. H., Xu, L., Yu, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bubble-electrospinning+for+fabricating+nanofibers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Bubble-electrospinning for fabricating nanofibers.</a> Polymer. 50 (24), 5846-5850 (2009).</li>
<li>Berry, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+and+modeling+of+direct-write+fabrication+of+microscale+polymer+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Characterization and modeling of direct-write fabrication of microscale polymer fibers.</a> Polymer. 52 (7), 1654-1661 (2011).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Janome+Desktop+Robot+JR2000N+Series+Operation+Manual%22">Janome Desktop Robot JR2000N Series Operation Manual</a>. , Janome Sewing Machine Co. Tokyo, Japan. (2007).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Brookfield+DV-II%2B+Programmable+Viscometer+Operating+Manual%2C+Manual+No.+M%2F97-164-B299%22">Brookfield DV-II+ Programmable Viscometer Operating Manual, Manual No. M/97-164-B299</a>. , Brookfield Engineering Laboratories. Middleboro, MA. (1999).</li>
<li>Flegler, S. L., Heckman, J. W., Klomparens, K. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFlegler%2C+SL+%22Scanning+and+transmission+electron+microscopy+%3A+an+introduction%22">Scanning and transmission electron microscopy : an introduction</a>. , W.H. Freeman. (1993).</li>
<li>Berry, S. M., Pabba, S., Cohn, R. W., Keynton, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct-Write+Drawing+of+Carbon+Nanotube%2FPolymer+Composite+Microfibers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanomater%22%5BJournal%5D)">Direct-Write Drawing of Carbon Nanotube/Polymer Composite Microfibers.</a> J. Nanomater. 2012, 1-8 (2012).</li>
<li>Berry, S. M., Roussel, T. J., Cambron, S. D., Cohn, R. W., Keynton, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+suspended+electrokinetic+microchannels+from+directly-written+sacrificial+polymer+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid.+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Fabrication of suspended electrokinetic microchannels from directly-written sacrificial polymer fibers.</a> Microfluid. Nanofluid. 13, 451-459 (2012).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Her bir deneme başlamadan önce, polimer çözeltilerinin viskozitesi, kütle transferi katsayıları ve yüzey gerilimi testi doğru robotu ve dağıtma sistemi istenen polimeri işleme kapasitesine sahip olup olmadığını tespit etmek amacıyla ölçülebilir kritik öneme sahiptir. Bizim grubu ile, daha önce tarif edildiği gibi, polimer çözeltileri, yeterli muhafaza etmelidir: 1) yüzey gerilimi mikron / alt-mikron yapılarına sıvı filaman oluşumunu sağlamak için; 2) viskozite kılcal kırmak dayanacak şekilde; ve, 3) buharlaşma oranı lif katılaşma 18 artırmak için. Bu parametreler arasındaki sinerji başarılı çap belirlenen bir aralık içinde elyafın üretilmesi için bir anahtardır. Aynı zamanda, bu parametrelerin bir istikrarsızlık mikron / alt mikron çaplı elyafların oluşmasını engeller. Lif imalat sırasında bu parametreler arasındaki sinerjiyi korumak için, iğne ve iğne vana iyice doğrudan-yazma s sonra temizlenir sağlamak için önemlidirönlemek için Ession: çözeltinin 1) kirlenmesi; 2) iğne boyunca bir polimer çözelti akış hızında bir azalma; ve iğne ucu polimer boncuk, 3), aşırı büyümesi. Buna ek olarak, ısıtıcı sıcaklık kontrol cihazı, bir polimer çözeltisinin sürekli bir buharlaşma oranını korumak için istenen sıcaklığa ayarlanmış olması gerekir. çatallı kol lifler, Şekil 6-8 destek yapıları daha çapı% 41,% 24 daha büyük,% 59, sırası ile,% 24 PMMA çözeltisi kullanılarak. Bu lifler çizilir hangi mesafeye öncelikle kaynaklanmaktadır. Özellikle, destek yapıları alt-tabakanın tüm eni boyunca çizilen (X ve Y yönlerinde 10.0 mm; çapraz 14.4 mm). Bunun bir sonucu olarak, bu genel olarak süspanse yapıların uzun elyaflardır. çatallı dal yapıları aşağı 2,5 mm 7 mm maksimum uzunluk arasında değişen ölçüde kısadır. Bu kısa elyaf çekme uzunluğu hayır yokt etkin küçük çaplı elyafları üretmek için fiber inceltme işlemi sırasında gerekli olan elyaf suşu neden olur. Öte yandan, daha büyük çaplı teller etkin bir çatallı dal çekme işlemi sırasında uyarılan römorkörcülük ve deformasyon sürdürmek için destek lifleri olarak hizmet için gereklidir. Çatallanma dalları destek lifleri boyunca çizilir gibi, destek lif geometrisinin bir biçimlenme nedeniyle solvent mevcut çizim güçlerinin yanı sıra destek arasındaki arayüzde PMMA polimer lokalize çözülme ve dallı lifleri oluşabilir Polimer çözeltisi. Bu nedenle, bazı durumlarda, destek elyaflar daha büyük bir çapa ve mekanik olarak daha güçlü elyafın üretilmesi için bir polimer, daha yüksek bir konsantrasyon içeren bir polimer çözeltisinden imal edilmesi gerekebilir. Bir desteğin daha geniş ve dallı lif üretmek için mevcut protokol değiştirerek öncelikle üç etkili yöntemler vardırçapları: 1) başlangıçta büyük bir iğne ucundan polimeri dağıtmak (örneğin, 25 G; Kimliği = 254 mikron) desteği lifleri oluşturmak ve daha sonra küçük bir iğne ucu (örneğin, 32 G alışverişi, kimliği = 101.6 mikron) imal etmek Daha küçük dallı lifler; Yukarıda belirtildiği gibi 2), birden fazla polimer konsantrasyonlarının kullanılması; ve yani / veya, 3) ayarlamak ilerleme hızı, besleme hızı küçük çaplı lifleri üreten artırılması ve besleme hızı azalan nerede sahne, erişir hangi hızda geniş çaplı lifleri oluşturur. Bugüne kadar, başarılı bir şekilde 90 nm kadar küçük lifleri imal etmek mümkün olmuştur; Ancak, bu boyutta fiber verim nedeniyle kılcal dağılmasından düşüktür. Otomatik doğrudan yazma işleminin bir sınırlama polimer çözeltisinin sadece bir konsantrasyonu, bir anda tevzi edilebilir olmasıdır. Bu gerek kalmadan geliştirilecek askıya yapıların karmaşıklığı düzeyi kısıtlar: 1) robota ikinci bir dağıtım vanası ekleyin;veya, 2) Mevcut valfini çıkarın ve ek zaman alır ikinci polimer solüsyonu, dağıtım öncesi temizlik protokolü (Kısım 3.4) gerçekleştirin. İkinci sınırlama sistemi ulaşma yeteneğine sahiptir maksimum ilerleme hızı 500 mm / sn olan ilerleme hızı (ya da baskı hızı) &#39;dir. Ancak, besleme hızı ve lif oluşumu arasında bir tercih söz konusudur. Atalet kuvvetleri (besleme hızına bağlı kuvvetleri) yüzey gerilimi kuvvetlerinin ve polimer çözeltisinin bir buharlaşma hızına daha büyük olan özel olarak, fiber oluşumu oluşmaz. Besleme hızı çok düşükse, diğer yandan, lifler, önce, ve uzama işlemi sırasında aşırı buharlaşma kırılma olacaktır. Üçüncü olarak, elyaf yapısı ve boyutları sırasıyla x, y ve z istikametlerinde robotun aşamasında çalışma aralığında, örneğin, 200 mm, 200 mm ve (10 um konumsal bir doğrulukla) 25 mm ile sınırlıdır. Bununla birlikte, bu süreç (fiber l yüksek en boy oranı oluşmasını sağlayacak yokength: çap) elyafları olabilecektir. Stratejik yüksek karmaşıklık serbestçe asılı yapılarını oluşturmak için yeteneği oluşturma, dağıtma uç boyutu ve daha geniş bir lif çapı aralığı için izin verecek polimer çözeltisi konsantrasyonunu değişen. Yukarıda belirtilen protokoller izlenerek, mikron ve mikron altı çapı polimer lifleri başka, ıslak, kuru ya da Elektrospinning işlemler ile kontrol edilemez Polimer çözeltilerin yüzey gerilimi tahrik edilen akışkan mekaniği, yararlanarak aralıklı kontrolünün yüksek düzeyde elde edilebilir . Önceki çalışma 8,19, biz bu tekniğin karmaşık mikro / submikron akışkan cihazlar 19 ve biyomühendislik iskeleleri 8 imal etmek için kullanılabilir olduğunu biliyorum. Bu ucuz ve kolay bir tekniktir birçok yönden geleneksel planya fabrikasyon yöntemleri üzerinde kendi avantajları vardır.

Son birkaç on yıl gibi ıslak eğirme, kuru eğirme ve elektrospinning olarak fabrikasyon teknikleri, çeşitli boyunca, çeşitli ve biyolojik sağlam, kimya, elektrik ve mekanik özelliklere sahip yeni polimer 1-12 lif yapılarını oluşturmak için istihdam edilmiştir. Bu eğirme teknikleri üç boyutlu lifler süspansiyon üretme yeteneğine sahiptir, ancak, bunlar, bu işlemler vasıtasıyla elyaf birikim doğada rastgele olduğundan tam olarak üç boyutlu lif yönünü kontrol etmek için yetenekleri açısından sınırlıdır. Buna ek olarak, bu teknikler, elyaf üretimi için boyutsal aralığında sınırlıdır; nanometre onlarca tek mikron ila 13 arasında değişen çaplara sahip verim fiberleri Elektrospinning ise özel olarak ise, kuru ve ıslak eğirme ile üretilen elyaf, onlarca mikron yüzlerce çapı değişebilir. 3 boyutlu uzayda lif oryantasyonu daha hassas kontrol sağlamak için, bizim grup kendini geliştirdi-assemble veya doğrudan daha sonra içi boş kılcal dışında bir polimerik malzeme çıkarır ve &quot;doğrudan-yazma&quot; lif üretim süreci yüzey gerilimi odaklı akışkan mekaniği 14 sömürerek öngörülebilir lif çapları içine katılaşmaya ince ve bireysel filamentler çizer. Lif konumu ve çapı kontrol seviyesini artırmak için Bizim ilk doğrudan yazma sistemi Ultra Yüksek Hassas micromilling Makinası (Şekil 1) yapılmış bir özel başkanına bağlı bir özel fabrikasyon yaylı şırınga dağıtım sistemi oluşuyordu. UHPMM X ve Y yönlerinde 1.25 nm ve programlı mikron ve alt mikron ölçekli teller ve yapılar oluşturmak için kontrol edildi Z yönünde 20 nm&#39;lik bir konumsal çözünürlüğe sahip bir sahne vardı. Bu özel direkt yazma sisteminin bir sınırlama iğne ucu sayesinde polimer çözeltisinin akış kontrol eksikliği oldu. Yaylı dağıtma sistemi başarıyla sabit flo oluşturulan rağmenucundan w, polimer çözeltisinin sürekli genişleyen küresel boncuk çevresel koşullara bağlı olarak boyut ve hacim olarak değiştirilebilir şırınga ucu, bir çıkış oluşturulmuştur. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig1.jpg" /> Şekil Ultra Yüksek Hassasiyetli micromilling Makine 1. Resim:. Mikron / mikronaltı ölçekli yapılarını imalatı kullanılan ilk doğrudan yazma sistemi <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig1large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Bu kaynak boncuk tutarsızlığı art arda reçete çapta telleri imal sistemin yeteneğini etkiledi. Yapıların başarılı bir şekilde, bu doğrudan yazma işlemi kullanılarak elde edilmiştir de olsa, polimer çözeltisinin akış kontrol artırarak sürecinin artırılması fazla taşlı izin verecektirse, şırınga ucunda boncuk boyutu düzenlenmesi yoluyla lif çapları reçete. Böylece, bu çalışma tam reçete oluşturmak için polimer çözelti akış hızı ve uç boncuk boyutunu kontrol etmek için pnömatik olarak çalıştırılan dağıtıcı vana, mikron / alt-mikron asılı yapılar ile 3 eksenli otomatik dağıtım sisteminin uygulanmasını açıklar.

<table><tbody><tr><td>ROBOT DR2203N 3 EKSEN 200MM X 200MM</td><td>Nordson EFD</td><td>7023145</td><td>3 Eksenli Robot</td></tr><tr><td>Kontrol Cihazı 7100, DAĞITIM VANASI</td><td>Nordson EFD</td><td>7015340</td><td>Valf Kontrol Cihazı</td></tr><tr><td>MİKRODOT VALF</td><td>Nordson EFD</td><td>7021233</td><td>Microdot Vana</td></tr><tr><td>ROBOT ACC FİKSTÜR PLAKASI 200MM</td><td>Nordson EFD</td><td>7028276</td><td>Fikstür Merdane</td></tr><tr><td>ROBOT ACC DRN / DSRN NOKTALARI SOFTWAR</td><td>Nordson EFD</td><td>7023144</td><td>JR-C Yazılımı</td></tr><tr><td>ROBOT MONTAJ VANASI UNIVERSAL</td><td>Nordson EFD</td><td>7028273</td><td>Microdot Valf Montajı</td></tr><tr><td>15 PSI BARREL PRESS. REGÜLATÖR</td><td>Nordson EFD</td><td>7020585</td><td>Namlu Regülatörü</td></tr><tr><td>KİTİ O BRL/PIST 5CC CL/WH 40</td><td>Nordson EFD</td><td>7012096</td><td>5CC Pistonlu Variller</td></tr><tr><td>ADAPTÖR ASM O 5CC BL</td><td>Nordson EFD</td><td>7012054</td><td>Pnömatik Namlu Adaptörü</td></tr><tr><td>İPUCU 30GA .006X.25 LAVNDR 50PC</td><td>Nordson EFD</td><td>7018424</td><td>30 gauge İğne Ucu (0.250 "uzunluk)</td></tr> <tr><td>Elektrikli Süpürgelik Isıtıcı (500 ve nbsp; W, 30 "uzunluk)</td><td>Cadet</td><td>2F500</td><td></td></tr><tr><td>Zamanlayıcı Kontrol Şirketi ile Isıtıcı Sıcaklık Kontrol</td><td></td> Cihazı <td>130726596</td><td>Sıcaklık Kontrol Cihazı</td></tr><tr><td>eScope USB Mikroskop OiTez</td><td></td><td>DP-M02</td><td>200X USB Mikroskop</td></tr><tr><td>Poli (metil metakrilat)</td> <td>Aldrich</td><td>182265-500G</td><td>PMMA Toz</td></tr><tr><td>Klorobenzen</td><td>Sigma Aldrich</td><td>284513</td><td>PMMA'yı çözmek için çözücü</td></tr></tbody></table>

asma micron / sub-mikron Ölçeği fiber yapıların 3-d doğrudan yazma robotik dağıtım sistemi aracılığıyla prescribed

Prescribed 3-D Direct Writing of Suspended Micron/Sub-micron Scale Fiber Structures via a Robotic Dispensing System

Dağıtım yazılımı aracılığıyla başlangıç ve sonlandırma fiber konumlarını ve yörüngesini kontrol etmek için 3 eksenli bir dağıtım sistemi kullanılır. Polimer elyaf uzunluğu ve oryantasyonu, dağıtım sistemi 3 eksenli aşamaların uzamsal konumlandırılması ile tanımlanır. Elyaf çapı, dağıtım sistemi valfinin öngörülen dağıtım süresi, besleme hızı (aşamanın bir başlatma konumundan sonlandırma konumuna geçme hızı), dağıtım ucunun gösterge çapı, polimer çözeltisinin viskozitesi ve yüzey gerilimi ve programlanan çekme uzunluğu ile tanımlanır. Aşama besleme hızı, polimer çözeltisinin buharlaşma hızını ve filamentlerin kılcal parçalanmasını etkiler. Dağıtım sistemi, bir pnömatik valf kontrolörü, bir damlacık dağıtım valfi ve bir dağıtım ucundan oluşur. Faktörlerin optimum kombinasyonunu belirlemek için doğrudan yazma işleminin karakterizasyonu, istenen fiber çapı aralığının tekrar tekrar elde edilmesine yol açar. Bu robotik dağıtım sisteminin avantajı, otomatik proses kontrolü ile istenen, programlanmış bir konuma hassas bir mikron/mikron altı elyaf aralığı elde etme kolaylığıdır. Burada, tartışılan kendinden montajlı mikron/mikron altı ölçekli 3D yapılar, mikron/mikron altı akışkan cihazlar ve biyomühendislik iskeleleri oluşturmak için asılı yapıları imal etmek için kullanılmıştır.

Şekiller 3-5a ve yukarıdaki B tanımlanan ilgili tasarımları ve JR Cı-nokta algoritmaları her biri için, 3-eksenli bir robot ve doğrudan yazma yöntemi ile üretilen gerçek yapıları görüntüleri Şekil 6A, 7A ve 8A&#39;da gösterilmiştir. Elde edilen görüntülerde görüleceği üzere, üç-boyutlu, serbest asılı liflerin kesin noktalarını ve kesişme noktalarını sonlandırma / başlatma dahil olmak üzere reçete mekansal konumlara dağıtıcı ucu işleyerek substratlar üzerine başarılı bir şekilde &quot;yazılı&quot; olmuştur. Bu rakamlar takmalar tam 3 boyutlu uzayda lif oryantasyonu (Şekil 6B, 7B ve 8B) kontrol etme sistemin yeteneğini göstermek askıya liflerin, kesişme noktalarını büyütmek. <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig6.jpg" /> Şekil 6 (A) &#39;Op<html> tek bir çatallı lif (289X büyütme (B) SEM görüntüsünü (Ölçek çubuğu = 1 mm 15X optik büyütme); askıya web yapısı 2 destek lifleri (çapraz) ve 12 çatal dallı PMMA lifleri olan uydurma &quot;quad&quot; nin kortikal görüntü ölçeği bar = 100 um). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig7.jpg" /> Şekil 7. (A) 1 destek fiber (yatay) ve 11 çatal dallı PMMA lifleri olan uydurma &quot;simetrik&quot; askıya web yapısının Optik görüntü, tek bir çatallı bir (15X optik büyütme ölçek çubuğu = 1 mm), (B) SEM görüntüsü lif (107X büyütme, ölçek çubuğu = 100 mikron).52834fig7large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 8," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig8.jpg" /> (; Ölçek çubuğu = 1 mm 15X optik büyütme), (B) tek SEM görüntüsünü Şekil 8. (A) fabrikasyon &quot;ikili chevron&quot; Optik görüntü 1 destek fiber (yatay) ve 22 çatal dallı PMMA lifleri olan web yapısı askıya çatallı lif. (80X büyütme, ölçek çubuğu = 100 mikron) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig8large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Şekil 9 görüntüler 3-eksenli robot ve dağıtım sistemi serbestçe asılı web benzeri yapılar üretebilir hangi lif üretimi sıralı noktadan-noktaya düzenin görünümü kadar kapatın. p<html> sayılarla görüntülenen olymer temas noktaları yukarıda Şekil 3B başvurulan JR-C yazılımı programlı başlatılması ve sona noktalara gelmektedir. oklar robot yörüngesini temsil etmektedir. farklı boyutlarda telleri imal doğrudan yazma sistemin becerisini göstermektedir 10 görüntüler mikron ve mikron altı polimer lifler, Şekil. <img alt="Şekil 9," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig9.jpg" /> Mikron ve mikron altı polimer lifler (29x büyütme, ölçek çubuğu = 200 mikron) çizmek için sıralı noktadan-noktaya imalat siparişi gösteren Şekil 9. SEM görüntüsü. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig9large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 2834 / 52834fig10.jpg &quot;/&gt; Şekil 10. SEM mikron (6.5 mikron) ve alt mikron (555 nm)% 20 konsantrasyon PMMA polimer çözeltisi kullanılarak çizilen liflerin görüntüsü. (2,270X büyütme, ölçek çubuğu = 2 mikron) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig10large.jpg" target="_blank">tıklayınız daha büyük bir versiyonunu görmek için Bu rakam.</a> Polimer elyaf uzunluğu ve çapı, taramalı elektron mikroskobu kullanılarak ölçüldü. Tablo 1, çatallı dal elyaflar ve destek liflerine karşılık gelen, yukarıda Şekiller 6-8 sunulan her bir eşsiz yapısı için ortalama tel çapı gösterir. Tablo 2&#39;de ölçüldü polimer parametreler Yukarıda belirtildiği yapılar imal etmek yararlanılmıştır% 24 PMMA çözümleri. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td> Şekil 6&#39;da yapı çapı</td><td> Şekil 7&#39;de yapı çapı </td><td> Şekil 8&#39;de yapı çapı </td></tr><tr><td> Destek lifler </td><td> 8.65 ± 1.43 mikron </td><td> 9.39 ± 1.23 mikron </td><td> 9.31 ± 1.65 mikron </td></tr><tr><td> Şube lifler </td><td> 20.96 ± 3.35 mikron </td><td> 15.92 ± 1.44 mikron </td><td> 12.24 ± 5.42 mikron </td></tr></tbody></table> % 24 PMMA çözümü için Şekil 6-8 gösterildiği asılı destek ve şube liflerin Tablo 1. Ortalama çapları. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td> % 24 PMMA </td></tr><tr><td> Viskozite (Pa * sn) </td><td> 35.19 </td></tr><tr><td> Yüzey Gerilimi (mN / m) </td><td> 262,01 </td></tr><tr><td&gt; Kütle Transferi Katsayısı (m / sn) </td><td> 8.59 x 10 -8 </td></tr></tbody></table> Bu çalışmada sunulan fiber yapıları imal etmek yararlanılmıştır% 24 PMMA çözümleri Tablo 2. Polimer parametreleri.

Burada, biz 3 eksenli dağıtım sistemi vasıtasıyla otomatik direkt yazma prosedürü yoluyla üretilen özgürce askıya mikron / alt mikron ölçekli polimer lifler ve &quot;web-like&quot; yapılar imal etmek için bir protokol mevcut.

Asma Micron / Sub-mikron Ölçeği Fiber Yapıların 3-D Doğrudan Yazma Robotik Dağıtım Sistemi aracılığıyla Prescribed

A 3-axis dispensing system is utilized to control the initiating and terminating fiber positions and trajectory via the dispensing software. The polymer ...

Bu prosedürün genel amacı, üç eksenli bir dağıtım sistemi aracılığıyla otomatik bir doğrudan yazma prosedürü kullanarak, serbestçe asılı mikron ile alt mikron ölçekli polimer lifler ve ağ benzeri yapılar üretmektir. Bu işlem, öncelikle valf kontrolörü ve dağıtım sistemi ile otomatik ekipmanın kurulmasıyla gerçekleştirilir. Mekanik kurulumdan sonra, sıvı polimer kaynakları sentezlenir ve yüzey gerilimi ile viskozite gibi reolojik parametreler analiz edilerek kalite kontrol değerlendirmesi yapılır.Ardından, yapılar bir CAD yazılımı kullanılarak tasarlanır. Daha sonra, tasarım yapılarının uzaysal koordinatları robotik kontrolcü yazılımına aktarılır. Sonrasında robot, serbestçe asılı duran mikron ve alt mikron ölçekli polimer fiberler ile ağ benzeri tasarımlar üretmek için dağıtım iğnesini önceden belirlenmiş konumlara taşıyacaktır.Bu tekniğin ıslak, kuru ve elektro eğirme gibi diğer yöntemlere göre temel avantajı, fiber çapını, fiber yönelimini ve üç boyutlu uzaydaki boyutlarını kesin bir şekilde kontrol edebilmemizdir. Genellikle, bu teknolojiye yeni başlayan kişiler, yüzey gerilimi, düşük buharlaşma hızı ve besleme hızı arasındaki sinerjinin geniş bir çap aralığında başarılı bir şekilde fiber üretimi için uygun hale getirilmesi konusunda zorluk yaşarlar. Bugünkü prosedürü, laboratuvarımdaki lisansüstü öğrencisi Han Yonle gerçekleştireceğiz. Robotik düzeneği kurmak için öncelikle laboratuvar tezgahı üzerinde dağıtıcı sistemi monte ederek başlayın.Bu işlem sırasında bağlanacak olan dört pnömatik bileşen; basınç kaynağı, kaynak basıncını kontrol eden regülatör, akış yönündeki valf kontrolörü ve ana şırınga gövdesidir. Pnömatik bileşenler monte edildikten sonra, ana regülatörü 15 PSI değerine ayarlayın. Bu işlem, polimer çözeltisinin iğne ucundan dakikada 2,45 µL akış hızında verilmesini sağlayacaktır.Ardından, üç eksenli robotik tabanı özel bir termal muhafazanın içine yerleştirin ve tüm dağıtım sistemini valf kontrolcüsüyle birlikte robotik tabanın üzerine monte edin. İklim kontrollü muhafaza, robotik montaj sürecinin bir sonraki aşamasında hem polimer çözeltisi hem de hassas elektronik bileşenlerin çalışması için stabil bir ortam sağlayacaktır. İlk olarak, robotik taban ile bir bilgisayar arasında seri port bağlantısı kurun.Ardından, bilgisayara özel kontrol yazılımını yükleyin ve işleme devam etmeden önce yazılım-donanım iletişimini test edin. Robotik sahne platformunu daha sonra hizalayın. Üretici kılavuzuna göre bu işlem, yan hareketler sırasında dağıtım ucunun robotik sahneye karşı küresel olarak dik olmasını sağlar.Ayrıca bu, dikey iğne hareketleri sırasında Z ekseni boyunca hassas hareket sağlanmasını da garanti edecektir. Belirli bir konsantrasyonda polimer çözeltisi hazırlamak için, aynı anda iki kriteri karşılayacak miktarda polimer tozu ve çözücü hesaplayarak başlayın. Ağırlık oranları istenen konsantrasyon yüzdesine eşit olmalı ve ayrıca iki bileşenin toplam ağırlığı tam olarak üç gram etmelidir.Örneğin, fiber işlemede %24'lük bir akrilik çözeltisi kullanılacaksa, karışım önce 72 gram polimetil metakrilat veya PMMA tartılarak ve ardından 2,28 gram klorobenzen eklenerek hazırlanabilir. Daha sonra, mikro terazi üzerine boş bir cam şişe yerleştirin. Sıfırlama işleminden sonra, PMMA tozunu şişeye ekleyin.Ardından, cam bir pipet kullanarak, her iki kimyasalın toplam ağırlığı üç grama ulaşana kadar vial içine klorobenzen ekleyin. İşlemi kolaylaştırmak için polimer pelet çözeltisini katlayın. Vial'ı bir dakika boyunca vorteksleyin ve yaklaşık beş saat boyunca ultrasonik banyoya yerleştirin.Elde edilen çözeltinin şeffaflığını kontrol edin; eğer hala opaksa, çözelti tamamen şeffaflaşana kadar ultrasonik karıştırma adımını tekrarlayın. CAD yazılımı kullanarak bir fiber deseni tasarlamak için, bu başlangıç referans ilişkisini belirlemek amacıyla sahne başlangıcının fiziksel konum koordinatları ile CAD çizim başlangıcı arasındaki ilişkinin kurulması gerekir.USB mikroskobunu dağıtım valfinin yanındaki montaj braketine sabitleyerek başlayın. Ardından, önceden hazırlanmış bir substratı robotik sahneye yerleştirin ve polimer biriktirme için istenen bölge mikroskobun görüş alanına girecek şekilde kaba bir sahne ötelemesi gerçekleştirin. Dağıtıcı iğne odağa girene kadar mikroskobu manuel olarak ayarlayın.Yazılım kontrolünü kullanarak, iğnenin fiziksel konumunun CAD çizimindeki ilgili yapısal başlangıç noktasıyla eşleşmesi için X, Y ve Z eksenlerinde ek hassas ayarlar yapın. Şimdi, sahne koordinatlarını tasarım başlangıç kodu olarak kullanarak, polimer fiber tasarımının her bir çizgi segmentinin başlangıç ve bitiş koordinatlarını sahne koordinatları şeklinde bilgisayara kaydedin. Son olarak, robot menüsü altındaki "sense c and t" veri komutunu seçin ve CAD dosyasını bilgisayardan robota yükleyin.Robot, polimer çözeltisinin yüklenmesi ve fiber ağının doğrudan yazımı için hazırlanmaya hazırdır. Kabarcık oluşumundan kaçınarak, berraklaştırılmış polimer çözeltisinden üç mililitre dikkatlice şırınga gövdesine yükleyin. Ardından, pistonu şırınga gövdesine yerleştirin.Bu işlem, sonraki adımlar sırasında tutarsız pnömatik basınç dağılımını ortadan kaldıracaktır. Ardından, şırınga gövdesi ile hava kaynağı hattı arasında doğrudan bir bağlantı sağlamak için şırınga gövdesi üzerindeki giriş hattı adaptörünü çevirin. Şimdi şırınga gövdesinin diğer ucuna odaklanın.İstenilen gauge boyutunda bir iğne ucu seçin ve hassas iğneyi dağıtım valfine monte edin. İğne takıldıktan sonra, dağıtım kontrol panelini bulun, durumu "purge" (tahliye) konumuna getirin ve dağıtım valfini polimer çözeltisiyle doldurmak için döngü (cycle) düğmesine tıklayın. Polimer çözeltisi hassas iğneden damlamaya başladığında, iğne üzerindeki fazla polimer akıntısını silerek temizleyin.Son olarak, gerekli dağıtma parametrelerini hem dağıtma valfine hem de robot kontrolcüsüne yükleyin ve ana robot menüsünden test çalıştırma seçeneğini seçerek doğrudan yazma rutinine başlayın. Yapıların kalitatif olarak görselleştirilmesi için video ışık mikroskobu, fiberlerin ve yapıların kantitatif boyut verilerini elde etmek için ise taramalı elektron mikroskobu kullanılır. Bu görüntüler, %24 PMMA çözeltisinden oluşturulmuş bir yapıya aittir.Resimde gösterildiği gibi, doğrudan yazma işlemi, destek fiberlerinin ve dal fiberlerinin göreceli konum düzeni ile çaplarının, belirli bir ağ yapısı örmek için bağımsız olarak ayarlanabildiği üç boyutlu bir fiber matris sentezlemiştir. Robotik sahne, sıvı polimer aynı anda dispense edilirken ardışık yönlerde hareket edecek şekilde programlanmıştır. PMMA konsantrasyonu %20'ye düşürülüp besleme hızı değiştirilerek, polimer fiber çapının dinamik aralığı on mikron mertebesinden alt mikron seviyelerine kadar değiştirilebilir.Bu ortak teknik ustalaşıldığında, doğru şekilde uygulandığı takdirde 30 dakikada tamamlanabilir. Ancak, PMA çözeltilerinin hazırlanması, CAR yazılımında yapının tasarlanması, dozajlama sistemine PMA çözeltisinin yüklenmesi ve fiberlerin çekilmesi için ayrılan 30 dakika da dahil edildiğinde, tüm süreç yaklaşık altı saat sürecektir. Bu prosedür uygulanırken, fiber oluşumu ile besleme hızı arasındaki dengeye dikkat edilmesi önemlidir.Örneğin, besleme hızı tarafından oluşturulan atalet kuvvetleri, çalıştığımız belirli akışkan malzemenin yüzey geriliminden ve buharlaşma hızından daha yüksekse, kapiler kopmalar meydana gelecek ve teller oluşmayacaktır. Aksine, besleme hızımız çok düşük olursa, söz konusu telin gelişimi sonrası çap üzerindeki kontrolü kaybedeceğiz. Bu teknik, bizim ve mikro fabrikasyon ile nano fabrikasyon topluluğundaki diğer araştırmacıların, hem üç boyutlu hem de geleneksel yeni mikroakışkan cihazlar ve platformlar geliştirmemize, ayrıca biyomühendislik alanında yeni biyolojik platformlar ve iskeleler geliştirmemize olanak sağlamıştır.

prescribed-3-d-direct-writing-suspended-micronsub-micron-scale-fiber

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

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

Femtosecond lazer doğrudan yazma sık polimerler ve gözlük üç boyutlu (3D) desenleri oluşturmak için kullanılır. Ancak, 3D modelleme metal bir sorun olmaya devam etmektedir. Biz 800 nm'de merkezlenmiş bir femtosaniye lazer kullanılarak polimer bir matris içine gömülü gümüş nanoyapıların imalatı için bir yöntem açıklanmaktadır.

3D Disconnected Gümüş Nanoyapılar Fabrikasyona için Bir Yöntem

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

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

Yüksek viskoziteli Ag macununun baskısı için Lazer kaynaklı ileri transfer tekniğinin (LIFT) kullanımını gösteriyoruz. Bu teknik, mikro ölçekli 2D ve 3D yapıların litografik olmayan baskısı için basit, düşük sıcaklıkta, sağlam bir süreç sunar.

Ag Nanopaste lazer kaynaklı İleri Transferi

Bu protokol, kazınmış topografik kılavuz ipuçlarını hidrojel biyomürekkebi taşıyan bir hücrenin hassas birikimiyle birleştiren otomatik bir robotik biriktirme sistemi kullanan bir biyo-baskı metodolojisini açıklar. Basılı hücreler doğrudan kazınmış özelliklere iletilir ve onlarla birlikte algılayabilir ve yönlendirebilir.

Hücre Yüzey Rehberlik ve Bioprinting için Otomatik Robotik Dağıtım Tekniği

Kovalent organik çerçevelerin (COFs) sentezi için yeni bir mikroakışkan tabanlı yöntem sunuyoruz. Bu yaklaşımın, sürekli COF lifleri üretmek için nasıl kullanılabileceğini ve ayrıca yüzeylerde 2D veya 3D COF yapıları oluşturabileceğini gösteriyoruz.

Kovalent Organik Çerçevelerin Mikroakışkan Temelli Sentezi (COF&#39;ler): Bir Yüzey Üzerinde COF Liflerinin Sürekli Üretimi ve Doğrudan Baskı için Bir Aracı

İskele yolu ile electrospinning polimer ile imal için kapsamlı bir kılavuz doğrudan yazma modunda erir bu protokolü hizmet vermektedir. Sistematik olarak işlemi anahat ve hedeflenen iskele mimarileri ulaşmak için uygun parametre ayarlarını tanımlayın.

Üç boyutlu Poly(ε-caprolactone) İskele kontrol edilebilir türleri morfoloji ile Electrospinning yazma doku mühendisliği uygulamaları için erime

Burada, dikey olarak hizalanmış karbon nanofiberlerin (VACNF'ler) mikrofabrikasyon edilmesi, VACNF'lerin esnek substratlara aktarılması ve VACNF'lerin biyomolekül ve boya dağıtımı için bitkilere hem sert hem de esnek substratlar üzerinde uygulanması için yöntemleri açıklıyoruz.

Biyomoleküllerin ve boyaların bitkilere verilmesi için sert veya esnek substratlar üzerinde dikey olarak hizalanmış karbon nanofiber dizilerinin kullanılması

Mikrometre ölçeğinde 3D baskı, nöronal hücre kültürleri için polimerik cihazların hızlı prototiplenmesini sağlar. Bir prensip kanıtı olarak, nöronlar arasındaki yapısal bağlantılar, nörit büyümesini etkileyen bariyerler ve kanallar oluşturularak kısıtlanırken, bu tür manipülasyonun işlevsel sonuçları hücre dışı elektrofizyoloji tarafından gözlemlendi.

Mikro Ölçekli Nöronal Hücre Kültürü Cihazlarının İki Foton Polimerizasyonu 3D Baskısı

Öğrenin, 3 eksenli dağıtım sistemiyle otomatik doğrudan yazma prosedürü kullanarak serbest asılı mikron ve alt mikron ölçekli polimer lifler ile ağ benzeri yapıların nasıl üretileceğini.

Asma Micron / Sub-mikron Ölçeği Fiber Yapıların 3-D Doğrudan Yazma Robotik Dağıtım Sistemi aracılığıyla Prescribed

Daha fazla video keşfet