Sıvı kristal Elastomer aktüatörler mikrosıvısal hazırlanması

Bu mikroakışkan sentezin genel amacı, mükemmel termal çalıştırma özelliklerine sahip çok sayıda sıvı kristal elastomer mikropartikülün tekrarlanabilir üretimini sağlayan kılcal tabanlı bir ko-akışlı mikroakışkan reaktör kurmaktır. Bu yöntem, sıvı kristal monomerlerin mikroakışkan reaktörler aracılığıyla termal olarak harekete geçiren mikropartiküllere nasıl işleneceği gibi LCE mikroaktüatör üretimi alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana avantajı, hızlı bir parçacık üretiminin ve farklı parçacık şekillerinin, boyutlarının ve çalıştırma modellerinin, temel mikroakışkan kurulumunun ince ayarıyla erişilebilir olmasıdır.

İlk olarak, bir cam su banyosu kabını iki septa ile donatın. Ardından, dış çapı 1/16 inç olan bir tüpü konumlandırmak için bir delik oluşturmak üzere bir bız ile septa ile delin. Ardından, bir PTFE tüpünün ucuna 1/16 inç dış çaplı boru için bir bağlantı parçası ve karşılık gelen bir yüksük takın.

Ardından, poliamid kaplı bir silika kılcal damarın ucunu içine yapıştırın. Daha sonra, PTFE tüpünü, küçük bir metal masaya monte edilmiş 1/16 inç dış çaplı tüp için bir polieter eter keton T-bağlantısının karşıt kollarından birine vidalayın. Ardından, ikinci bir PTFE tüpünün ucuna bir bağlantı parçası ve karşılık gelen yüksük takın.

Ardından, tüpü T bağlantısının yan koluna vidalayın. Ardından, üçüncü PTFE tüpünü septalardan birinden geçirin. Su banyosunun dışında ikinci bir şırınga pompasına ve su banyosunun içindeki tüp 1.1'in ucuna ulaşmak için üçüncü PTFE tüpünü kesin.

Ardından, 1/16 inç dış çaplı boru için iki dişi Luer kilidi takın. Ardından, tüpü ikinci septumdan geçirin. Ardından, dördüncü PTFE borusunu bir bağlantı parçası ve bir yüksük ile monte edin.

PTFE tüpünü monte ettikten sonra, tüpü 1.4 kılcal damar üzerinde dikkatlice kaydırarak T-bağlantısının kalan koluna bağlayın. Ardından, su banyosunu sıcak bir plakaya aktarın. Ardından, boruyu 1.4 yapışkan bant kullanarak hassas ısıtma plakasının üzerine sabitleyin.

Ayrıca tüpün ucuna 5 ml'lik bir cam şişe takın. Şimdi, 1.2 ve 1.3 numaralı tüplerin ucunu, her ikisi de şırınga pompaları tarafından çalıştırılan sürekli faz ve hidrolik yağ ile doldurulmuş şırıngalara bağlayın. Ardından, stereomikroskobu kurun ve bir UV ışık kaynağı monte edin.

Bir şişeye 200 mg sıvı kristal akrilat ve iki reaktif daha ekleyin. Daha sonra karışımı 1 ml dikolorometan içinde çözün. Daha sonra, çözücüyü tamamen çıkarmak için 40 santigrat derecede vakumu kullanın ve kalan katıyı bir yağ banyosunda 110 santigrat derecede eritin.

Ardından, 3/32 inç iç çaplı boru için dişi Luer kilit konektörüne dikenli bir şırınga hazırlayın. Şırıngayı ve beşinci PTFE tüpünü bir bağlantı borusundan geçirin. Tüpteki monomer karışımını toplamak için şırıngayı kullanın.

1/8 inç dış çaplı boru için iki erkek Luer kilidi kullanın ve her iki kilidi de monomer karışımını içeren borunun 1.5 uçlarına takın. Daha sonra, tüpün 1.5 her iki ucunu dişi Luer kilitleri ile tüplerin 1.1 ve 1.3'ün ucuna takın. Ardından su banyosunu doldurun ve sıcaklığını 90 santigrat dereceye ve hassas ısıtma plakasının sıcaklığını 65 santigrat dereceye ayarlayın.

Monomer karışımı eritildikten sonra, sürekli fazın akış hızını saatte 1,5 ila 2,0 mililitre arasında bir değere ayarlayın. Ve monomer fazının akış hızı makul bir değere. Ardından, kılcal damarı tüpün içinde ortalayın ve benzer boyutta damlacıklar oluşmaya başladığında UV ışığını açın.

Polimerize parçacıkların fraksiyonlarını, tüpün 1.4 ucuna takılan 5 ml'lik cam şişede toplayın. UV ışığı altındaki parçacıkların renginde ve oluşumunda bir değişiklik olup olmadığına bakın. Ardından, Janus kurulumunu monte etmek için, 190 milimetre çapında bir cam su banyosu kabını iki septa ile donatın.

Dış çapı 1/16 inç olan bir tüpü konumlandırmak için bir delik oluşturmak için septayı bir baykuşla delin. Ardından, iki paralel astarlı erimiş silika kılcal damarı boru manşonuna yerleştirin. Manşonu kapatmak için Süper Yapıştırıcı kullanın.

Kısa kılcal damarın manşonun bir tarafından yaklaşık üç milimetre dışarı çıkmasına izin verin. Ardından, boru manşonunun her iki ucuna bir bağlantı parçası ve bir yüksük takın. Ardından, iki T bağlantısını birbirine bağlamak için manşonu her bir T bağlantısının karşıt kollarından birine vidalayın.

Her iki T bağlantısını da küçük bir metal masaya monte edin. Su banyosu septumundan bir PTFE tüpü yapıştırın. Bir bağlantı parçası ve yüksük ile donatın ve T-bağlantı noktasının kılcal ve kalan karşı koluna bağlayın.

Bir ucuna bağlı bir yüksük ve bağlantı parçası olan başka bir boruyu, T-bağlantı parçasının serbest bırakılmış yan koluna bağlayın. Tüp 2.1'in yanında, septumdaki ikinci delikten başka bir PTFE tüpü takın. Ardından, su banyosunun içindeki 2.2 ve 2.3 numaralı tüplerin serbest uçlarına 1/16 inç dış çaplı boru için iki dişi Luer kilidi ekleyin.

Dördüncü bir PTFE tüpünü bir bağlantı parçası ve bir yüksük ile T-bağlantı iki yan koluna bağlayın. Her iki tarafta bir bağlantı parçası ve bir yüksük ile donatılmış boru 2.5'i kılcal damarların üzerine dikkatlice kaydırın ve T-bağlantı ikisinin kalan kolu ile bağlayın. Ardından, altıncı PTFE tüpünü diğer septumdan geçirin ve su banyosunun içindeki uca bir bağlantı parçası ve yüksük takın.

Beşinci ve altıncı PTFE tüplerini bir adaptör kullanarak bağlayın. Daha sonra, monomer karışımını içeren tüpü 2.2 ve 2.3 tüplerinin uçları arasına vidalayın. Ardından, su banyosunu termometreli bir sıcak plaka üzerine yerleştirin.

Sulu fazı içeren şırıngadaki tüp 2.1'i, hidrolik yağı içeren şırıngadaki tüp 2.3'ü ve sürekli fazdaki tüp 2.4'ü tıka. Ardından altıncı tüpü yapışkan bantla hassas bir ısıtma plakasının üzerine takın. Ardından, tüpün ucuna 5 mL'lik bir cam şişe takın.

Ardından, kılcal damarları tüpün içinde ortalayın ve hassas ısıtma plakası üzerindeki polimerizasyon tüpü 2.6'nın üzerine bir UV ışık kaynağı monte edin. Çekirdek kabuk kurulumu için, florlu etilen propilen borunun her iki ucuna önce bir bağlantı parçası ve ardından bir yüksük takın. Ardından, kaynaşmış bir silika kılcal damarı, bir taraftan yaklaşık üç milimetre çıkıntı yapacak şekilde manşonun içinden geçirin.

Daha ince başka bir kılcal damar kullanın ve daha ince olan uzun tarafından birkaç milimetre dışarı çıkacak şekilde daha büyük kılcal damardan geçirin. Çalışmalar, çapı 200 ila 400 mikrometre arasında olan partiküllerin, sürekli fazın saatte 1.50 ila 2.00 mL akış hızında üretildiğini, buna karşın sürekli fazın monomer fazına akış hızı oranının 20 ila 200 arasında değiştiğini göstermektedir. Bu optik mikroskopi görüntüleri, prolat şeklindeki bir parçacığın daha geniş bir polimerizasyon tüpünde sentezlendiğinde dönme eksenini uzattığı parçacık morfolojisini gösterir.

Bu çubuk benzeri parçacıklar, iç çapı 0,5 milimetre olan daha ince bir tüpte polimerizasyon sırasında daha yüksek saf oranlarda uzama nedeniyle sentezlenir. Bu parçacık, faz geçişi sırasında dönme ekseni boyunca büzülür. Burada, harekete geçirici çekirdek kabuğu ve çubuk benzeri şekilli Janus parçacıklarının uzaması ve büzülmesi temsil edilir.

Tek LCE parçacıklarının harekete geçirme özelliklerinin çizimi sırasında, parçacıkların ısıtma ve soğuma eğrileri, parçacıkların en güçlü harekete geçirmesinin, her iki eğrinin de bir histarezis oluşturduğu en yüksek akış hızında olduğunu gösterir. İlginç bir şekilde, 10 çalıştırma döngüsünden fazla olsa bile parçacıkların harekete geçirilmesinde herhangi bir azalma yoktur. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu mikroakışkan kurulum bir saat içinde hazırlanabilir ve uygun şekilde gerçekleştirilirse parçacık sentezi bir ila iki saat sürer.

Geliştirilmesinden sonra, bu yaklaşım, farklı çalıştırma modellerine sahip çeşitli şekilli mikropartiküllerin üretilmesini sağlamak için sıvı kristal elastomer işleme alanındaki araştırmacılar için yeni olanaklar sunmaktadır. Bu prosedürü denerken, mikroakışkan partikül üretimi sırasında tıkanmayı önlemek için UV içermeyen koşullar altında çalışmayı ve temiz mikroakışkan bileşenler kullanmayı unutmamak önemlidir. Bu videoyu izledikten sonra, farklı sıvı kristal durumlarını ele almak için farklı sıcaklık bölgelerine sahip kılcal bazlı bir mikroakışkan reaktörde sıvı kristal monomer karışımlarının nasıl işleneceğini iyi anlamış olmalısınız.