Æstetisk forbedret Silica Aerogel Via inkorporering af laser ætsning og farvestoffer

Denne protokol præsenterer den første visuelle metode til ætsning og skæring almindeligt og farvet Aerogel ved hjælp af en lasergravering system. Den største fordel ved denne teknik er dens enkelhed, da den gør det muligt aerogel monoliter af enhver form, størrelse eller farve, der skal ætses. Videopræsentation gør det muligt at demonstrere de praktiske overvejelser i protokollen, herunder placering af Aerogel og justering af laserskæreren.

For at forberede en form til Aerogel monolit fabrikation skal du vælge en tredelt stålform bestående af en top-, midterste og nederste del med ydre dimensioner på 15.24 gange 14 centimeter i et 10 gange 11 centimeter hulrum i midten. Den øverste del af formen skal have syv 0,08 centimeter udluftningshuller på hver side. Brug fortyndet sæbe og en ru tekstureret svamp til at skrubbe toppen, midten og bunden af formen og tørre alle de rene dele af formen med et køkkenrulle.

Efter tørring skal du bruge individuelle engangs acetone-dyppede rengøringsservietter til at tørre formen, indtil rengøringstørningen forbliver ren. Brug derefter 2.000 grussandpapir til let at slibe alle overfladerne, indtil formen er glat at røre ved, og eventuelle rester fra tidligere anvendelser er blevet fjernet, idet der lægges ekstra vægt på indersiden af den midterste form, hvor Aerogel er dannet. Ryd udluftningshullerne på den øverste form del med trykluft og manuelt anvende ca 2,4 milliliter af højt vakuumfedt i en tyk, selv en til to millimeter lag over hele toppen forbinder overfladen af den nederste form og ca. en milliliter fedt i en tyk, selv en til to millimeter lag til den ydre halvdel af bunden forbinder overfladen af den øverste skimmel.

Påfør ca. 0,5 milliliter højt vakuumfedt i et endnu mindre end 0,5 millimeter lag på indersiden af top- og bundformene, og brug en engangsrengøringsstør til at tørre overskydende fedt væk, indtil overfladen føles glat, og der er ingen klæbrighed fra fedtet tilbage. Manuelt anvende 0,5 milliliter af højt vakuumfedt i en endnu mindre end 0,5 millimeter lag fedt til indersiden af den midterste skimmel. Hvis du vil forberede raderingsmønsterfilen, skal du åbne et nyt dokument i et passende tegningsprogram og føje den ønskede tekst eller det ønskede billede af en størrelse og stregbredde direkte til dokumentet og derefter gemme filen.

For at ætse en Aerogel monolit skal du først tænde lasergraveren, vakuumudstødningssystemet og tilsluttet computer. Mål størrelsen på Aerogel monolit overflade, der vil blive ætset og åbne ætsning mønster fil. Indstil dokumentets dimension størrelse til at svare til den målte Aerogel monolit størrelse og åbne låget af lasergraver.

Brug en behandsket hånd til at placere Aerogel på lasergraverplatformen og juster Aerogel i øverste venstre hjørne med Aerogel, der rører toppen og venstre linealer. Vend V-form magnet manuel fokusmåler knyttet til laseren på hovedet og tryk på Fokus på lasergraver. Beskyt Aerogel monolit med en engangs rengøring tørre og bruge pil op på lasergraver kontrolpanelet til at flytte lasergraver platform, indtil den nederste del af den manuelle fokusmåler bare rører Aerogel.

Fjern aftørningen, og sæt måleren tilbage til den oprindelige position. Luk lasergraverlåget, og klik på Filer og udskriv i tegningsprogrammet. Vælg lasergraveren som udskriftsplacering, og åbn indstillingsvinduet for at angive printeregenskaberne.

Vælg rastertilstanden i en DPI på 600, en hastighed på 100 % og en effekt på 55 %Bekræft, at stykkestørrelsen svarer til den målte Aerogel-monolitstørrelse, og klik på Anvend og udskriv. Klik på Job i frontpanelet i lasergraveren, og vælg det tilsvarende filnavn. Klik på Go.Når lasergraveren er færdig, skal du klikke på Fokuser og bruge pil ned på lasergraverens front kontrolpanel til at sænke basen.

Brug en behandsket hånd til forsigtigt at overføre Aerogel fra lasergraverplatformen til beholderen, og klik på Papirkurv for at rense jobbet fra gravøren. For at skære en Aerogel monolit skal du tænde lasergraveren, vakuumudstødningssystemet og den tilsluttede computer og måle størrelsen på Aerogel monolitoverfladen, der skal skæres. Til generel skæring skal du åbne et nyt dokument i tegningsprogrammet og angive dimensionerne for dokumentstørrelsen for at korrelere med den målte Aerogel monolitstørrelse.

Brug tegneværktøjet til hårgrænsen til at skabe det mønster, der klippes, og placer mønsteret, så det passer til den ønskede klippeplacering på Aerogel. Rengør en 0,0127 millimeter tyk plade af rustfrit stål folie stor nok til at dække bunden af Aerogel monolit med acetone og placere folien på lasergraver platform. Juster Aerogel og rustfrit stål folie i øverste venstre hjørne med Aerogel rører toppen og venstre linealer og justere måleren position som demonstreret.

Klik på Filer og udskriv i tegningsprogrammet, og vælg lasergraveren som udskriftsplacering, og åbn indstillingsvinduet for at angive printeregenskaberne. Vælg vektortilstanden, og indstil DPI’en til 600, hastigheden til 3 %strømmen til 90 % og frekvensen på 1.000 Hertz. Bekræft, at stykkestørrelsen svarer til den målte Aerogel-størrelse.

Dybden af snittet vil variere med laserhastigheden. Klik på Job og Gå for at starte skæringen som demonstreret. Når prøven er indsamlet, skal du bruge en skumbørste til forsigtigt at fjerne eventuelle små stykker ablated Aerogel, der er tilbage på forsiden af den monolit, der var i kontakt med laseren.

Til denne Aerogel mosaik tilgang blev det samme mønster skåret i tre forskellige farvede Aerogel monoliter og stykkerne blev samlet i et mosaikmønster. Det er muligt at ætse design på mindre monolitiske stykker som demonstreret for at opnå visuelt interessante arrangementer under naturlige og ultraviolet lysforhold selv på mindre stykker. Som illustreret, indfødte Aerogels kan ætses med mønstre af forskellig tæthed med fotografier trykt på forsiden af en planar Aerogel, på en buet overflade, og på fluorescerende farvet Aerogels.

I denne scanning elektron mikroskop billede af en ætset silica Aerogel, grænsefladen mellem ætsede linjer og den næsten glatte unetched nanoporous Aerogel kan observeres. Ætsning forårsager ablation og smeltning af overfladematerialet i glødetråd-lignende strukturer som observeret i dette billede, der viser effekten af en enkelt laser puls af Aerogel. Omhyggelig forberedelse, herunder kontrastjustering af de billeder, der skal ætses, er afgørende for at opnå resultater af høj kvalitet.

Yderligere raffinement af laser ætsning metode kunne give et alternativ til mikro-bearbejdning af silica Aerogels. Æstetiske Aerogel monoliter kunne finde anvendelse i en bred vifte af områder, herunder kunst og bæredygtige bygninger.