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拉伸和疏水图案长聚二甲基硅氧烷硅丝丝
Summary January 7th, 2019
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在这里, 我们提出了一个协议, 以生产长丝的聚二甲基硅氧烷 (pdms) 有机硅通过一个熔炉的重力绘制。花丝的直径约为数百微米, 长度为几十厘米,可通过arduino 控制的电晕放电系统进行疏水模式。
Transcript
聚二甲基硅氧烷是一种多功能材料，直到现在还不能形成长丝。虽然硅胶丝在编织或增材制造方面可能具有应用，但我们特别感兴趣的是硅胶作为模型折纸机。通过管炉绘制已经固化的硅胶，可以实现可扩展的生产。
我们还演示了一种使用计算机控制的电晕放电器修改硅胶丝表面的方法。此程序中的计时至关重要，因为聚合物正在持续固化。附近留个计时器，提前做好下一步的准备。
如果没有可视化演示，制作灯丝的动态过程将不容易重现。该过程涉及几个时间敏感的步骤，要求您适应不断变化的条件。首先，通过计量阀将 1/8 英寸内径高温硅胶管连接到压缩空气。
将管子的另一端连接到直径为 2.15 毫米的黄铜挤出适配器。然后，将圆柱形陶瓷管炉垂直固定在烟罩中，在烟罩的地板上两英尺高。将铝箔放在熔炉下，在挤出过程中捕获多余的 PDMS。
将挤出适配器安装在管炉上方，孔径以炉口为中心。确保熔炉不以一定角度，使挤压的灯丝不会与熔炉接触。接下来，将圆切模具连接到挤出机，并使用拉链扎带将高温硅橡胶管连接到挤出机位。
将管道的另一端连接到挤出适配器。将红外温度计引导至熔炉，然后加热熔炉，直到内部温度约为 250 摄氏度。然后，将炉子从挤出适配器下移出，以便适配器在灯丝生产开始前不会加热。
接下来，开始将一次性样品管预热至65摄氏度，在测度为200至10000毫巴分秒的粘度计中。检查平衡，将旋转速率设置为 5 RPM，将测量速率设置为每分钟一次。当样品管加热时，在称重船上将 18 克 PDMS 基座与 1.8 克固化剂混合。
将 PDMS 混合物在室温真空干燥器中脱气 15 分钟，或直到混合物中没有气泡。定期通风干燥器，使表面附近的气泡弹出。然后从粘度计上取出预热样品管。
将脱气的PDMS混合物倒入其中，然后将管子放回粘度计中。立即启动测量序列。当 PDMS 动态粘度达到四千毫帕时，记下时间，然后使用钳子从粘度计上去除样品管。
立即将 PDMS 混合物倒入室温挤出机中。确认熔炉温度为 250 摄氏度，并等待 PDMS 从粘度计中退出约 4 分钟。然后，在挤出适配器下移动熔炉，将适配器的内针与管炉对齐。
用半圈旋转挤出机螺钉，开始收集木棍上的灯丝。每三到五秒，将挤出机再旋转一半，以保持 PDMS 的稳定流。绘制灯丝的粘度窗口非常窄。
如果粘度过低，请等待 30 秒，然后重试。PDMS 将继续在室温下进行交联。将绘制的灯丝放在木架上以进行固化。
完成后，让长丝在室温下固化12小时。要开始阵列过程，请将型板组件设置在烟罩中，然后将所需的型板发送到微型处理器。接下来，用1%的硫酸钠清洗固化的PDMS灯丝。
用超纯水彻底冲洗。用压缩空气去除可见的水滴，让灯丝在环境空气中干燥。然后，将非导电捕鱼线系在非导电丝托盘的圆形切口上。
将干燥的 PDMS 灯丝放在托盘中央切割上，用双面胶带固定到位。将托盘插入通风的电晕放电盒中，并确保其水平。将金属板放在灯丝托盘下，使灯丝沿板的边缘对齐。
将电晕放电电极安装在灯丝上方约三毫米，并连接电晕放电器至微控制器。将非导电管路的自由端固定到安装在步进电机上的主轴上，确保管路紧绷。运行微控制器程序，用亲水部分对灯丝进行阵列。
该方法产生的PDMS灯丝直径约200微米，长约0.5米。在 PDMS 粘度之前将其从热中去除，其高度足以绘制长丝，并让它在室温下交叉连接 4 分半钟，从而将丝旋转的时间窗口延长至大约 4 分钟。通过液滴接触角测量证实了日冕模式的成功。
水在日冕处理的亲水性PDMS上形成对称的桶状液滴，在未经处理的疏水PDMS上形成不对称的壳状液滴。此过程的关键是您根据时间和温度操纵 PDMS 的粘度。粘度随时间而增加，因为它在更高的温度下交联和固化加速。
部分固化聚合物并通过管式烤箱绘制的方法，可适用于其他温度固化聚合物。这些灯丝足够灵活，可以适应许多构象，疏水区在水中情感地粘附在一起。我们正在研究丝的疏水模式如何影响它们的折叠路径。
PDMS 可以滴到炉子上并产生小火焰。小心地将挤出机与熔炉对齐，然后用木制定位销快速清除熔炉中的任何碎屑。
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