JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

توضح هذه المقالة عملية موائع جزيئية والمعلمات لإعداد الجسيمات ايجابيتان من اللدائن البلورية السائلة. تسمح هذه العملية إعداد تحرك الجزيئات واختلاف الحجم والشكل (من شل الأساسية مفلطح إلى متطاول بشدة، ومورفولوجيس يانوس) فضلا عن ضخامة يشتغل.

Abstract

تركز هذه الورقة على عملية موائع جزيئية (والمعلمات) لإعداد الجسيمات ايجابيتان من اللدائن البلورية السائلة. الإعداد يتكون عادة في تشكيل قطرات تحتوي على بلورات سائلة الشامل المولى منخفضة في درجات حرارة مرتفعة. في وقت لاحق، الموجهة في مجال تدفق شعري هذه السلائف الجسيمات وتوطد جانب بلمرة كروسلينكينج، التي تنتج جسيمات ايجابيتان النهائي. الاستفادة المثلى العملية من الضروري الحصول على جسيمات ايجابيتان والتباين الصحيح لمعلمات العملية (معدل درجة الحرارة والتدفق) ويسمح للاختلافات في الحجم والشكل (من مفلطح إلى مورفولوجيس بشدة متطاول)، فضلا عن حجم يشتغل. وباﻹضافة إلى ذلك، فمن الممكن أن يختلف نوع يشتغل من استطالة إلى انكماش تبعاً للتشكيل الجانبي المدير المستحث للقطرات أثناء التدفق في الشعرية، التي تعتمد مرة أخرى على عملية موائع جزيئية ومعلماتها. وعلاوة على ذلك، يمكن إعداد جسيمات أشكال الأكثر تعقيداً، مثل الهياكل الأساسية-شل أو جسيمات يانوس، عن طريق ضبط الإعداد. باختلاف التركيب الكيميائي ووضع كروسلينكينج (التجميد) من الاستومر البلورية السائلة، من الممكن أيضا أن تعد ايجابيتان الجسيمات الناجمة عن الحرارة أو إشعاع الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة.

Introduction

وقد أصبحت موائع جزيئية التوليفات طريقة معروفة لتصنيع المحركات الاستومر البلورية السائلة (LCE) في آخر بضع سنوات1،2،3. هذا النهج يتيح إنتاج عدد كبير من جزيئات ايجابيتان جيدا، بل يسمح أيضا بتصنيع الأشكال ومورفولوجيس التي لا يمكن الوصول إليها بطرق أخرى. منذ المشغلات LCE المرشحين الواعدين لتطبيق كالعضلات الاصطناعية في الروبوتات الصغيرة، أساليب جديدة لتجميع هذه الجزيئات ذات أهمية كبيرة لهذه التكنولوجيا في المستقبل4.

في، ميسوجينس من الكريستال السائل (LC) متصلة بسلاسل البوليمر للشبكة المرنة5،6،،من78. وبالتالي يمكن أن يحدث الربط بين ميسوجينس في سلسلة البوليمر في شكل سلسلة من جانب، سلسلة رئيسية، أو10،،من911بوليمر LC مجتمعة. المسافة بين النقاط كروسلينكينج التي ينبغي أن تكون كافية للسماح بإعادة توجيه مجاناً سلسلة البوليمر في ما بين (وفي الواقع، هذا صحيح لأي الاستومر، التي تميز بها من "ثيرموسيتس"). وبالتالي، يمكن أن تكون crosslinking الدائمة أو عكسها بسبب التفاعلات غير التساهمية قوية12،،من1314. هذا النوع من المواد ويجمع بين خصائص على حد سواء، سلوك متباين من الكريستال السائل مع مرونة الاستومر انتروبيك. في نطاق درجة الحرارة من مرحلته البلورية السائلة، اعتماد سلاسل البوليمر تكيف ممدد (أكثر أو أقل) الناجمة عن تباين المرحلة البلورية السائلة، والتي يتم قياسها كمياً بواسطة المعلمة أمر nematic. عندما يتم إحضارها العينة فوق درجة حرارة التحول مرحلة nematic للخواص، يختفي تباين، والشبكة يرتاح إلى تشكيل لفائف عشوائي يفضل همة. وهذا يؤدي إلى تشوه العيانية، وهكذا يشتغل5،15. إلى جانب تدفئة العينة، يمكن أيضا أن يتسبب هذه المرحلة الانتقالية من المحفزات الأخرى مثل نشر الخفيفة أو المذيبات في لسيس16،17،،من1819.

بغية الحصول على تشوه قوي، من الضروري أن العينة أما أشكال مونودومين أو ميزات على الأقل توجه مفضل للمديرين في مجال واحد خلال الخطوة crosslinking20. لإنتاج أفلام LCE، غالباً ما يتحقق ذلك تمتد من عينة مبلمرة مسبقاً، عن طريق التوجه للمجالات في الكهربائي أو المجال المغناطيسي، مع المعونة من صور--محاذاة الطبقات أو عن طريق الطباعة 3D21 ،22،،من2324،،من2526.

نهجاً مختلفاً هو إعداد الجسيمات LCE مع المولدات التجميعية المستندة إلى الشعرية موائع جزيئية المستمر. مونومر البلورية السائلة قطرات متناثرة في مرحلة مستمرة عالية لزوجة، الذي يتدفق حولها القطرات ويطبق بمعدل قص على السطح القطرات. ولذلك، يلاحظ تداولها داخل الحبرية مونومر، مما يسبب محاذاة عموما من المرحلة البلورية السائلة27. وبالتالي، قد حجم معدلات القص على القطرات تأثيراً قويا على الشكل الحبرية والحجم، وكذلك على التوجه لميدان المدير البلورية السائلة. هذه قطرات جيدا المنحى يمكن أن ثم تكون بلمرة كذلك المصب في الإعداد موائع جزيئية. وهكذا، يتم إعداد المحركات بأشكال مختلفة (مثلاً، والجسيمات والألياف) ومورفولوجيس أكثر تعقيداً مثل شل الأساسية والجسيمات يانوس ممكن28،29،،من3031. فمن الممكن حتى لإعداد الجسيمات مفلطح، التي تمتد على طول محور التماثل والجسيمات العالية متطاول، مثل الألياف، يتقلص في مرحلة الانتقال. ويمكن إجراء كلا النوعين من الجسيمات مع نفس النوع من الإعداد موائع جزيئية، فقط باختلاف معدل القص27. نقدم هنا، بروتوكول كيفية إنتاج هذه المحركات LCE من مورفولوجيس مختلفة في الأجهزة المصنعة ذاتيا على أساس شعري موائع جزيئية.

بالإضافة إلى تأثير المحاذاة ميسوجين في قطرات LCE وإمكانية الحصول على البوليمرات بأشكال متفاوتة، بالنهج موائع جزيئية المزيد من مزايا. أساليب تصنيع الجسيمات الأخرى مثل هطول الأمطار في غير مذيب أو تعليق بلمرة32 (مما يؤدي إلى جسيمات بحجم-توزيع واسع)، بالمقارنة مع جزيئات مونوديسبيرسي (معامل اختلاف حجم الجسيمات هو < 5%) يمكن تجميعها باستخدام ميكروفلويديكس33،34. وباﻹضافة إلى ذلك، فمن السهل لكسر التناظر المجال من القطرات بتدفق. وهكذا، الجزيئات الكبيرة مع تماثل أسطواني يتم موجوداً، التي هي ضرورية للمحركات. وهذا يختلف عن LC-جسيمات أدلى بتعليق البلمرة32. وعلاوة على ذلك، حجم الجسيمات أيضا قابلة للتعديل حسب ميكروفلويديكس في طائفة من ميكرومتر عدة مئات من ميكرون، ويمكن بسهولة جلب المواد المضافة إلى الجسيمات أو على سطحها. وهذا السبب غالباً ما يستخدم إعداد الجسيمات موائع جزيئية في مواضيع مثل تسليم المخدرات35 أو تصنيع مستحضرات التجميل36.

وعرض موائع جزيئية على الأجهزة المستخدمة في هذه المقالة سيرا et al. 33 , 37 , 38 . هذه تصنع ذاتيا وتتكون من أنابيب بوليتيترافلوريثيليني (PTFE) كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء ([هبلك]) وتجونكشنز، فضلا عن الشعيرات الدموية السليكا فوسيد التي تقدم في مراحل واحدة. وهكذا، يمكن بسهولة تعديل الإعداد، ويمكن ببساطة تبادل أجزاء مفردة كما متوفرة تجارياً. فوتوينيتياتور إضافة إلى خلائط مونومر، التي يمكن استخدام مصدر الضوء المناسب للحث البلمرة قطرات على ذبابة، بعد مغادرتهم شعري. التشعيع وبصرف النظر عن الشعيرات الدموية ضروري لمنع انسداد الإعداد. أنواع أخرى من البلمرة فقط بدء البلمرة بعد أن غادر الحبرية الشعرية (مثلاً، مع المبادرين استناداً إلى عمليات الأكسدة والاختزال)39. ومع ذلك، نظراً لسرعة البلمرة crosslinking المستحثة بالصورة والقدرة على التحكم فيها عن بعد، فوتوينيتييشن هو الذي أصلح.

منذ مزيج LCE مركب بلوري في درجة حرارة الغرفة، تحكم في درجة حرارة دقيق من الإعداد موائع جزيئية كله ضروري. لذلك، يتم وضع الجزء من الإعداد التي يحدث فيها تشكيل الحبرية في حمام مائي. هنا، يتم تشكيل القطرات في ارتفاع درجات الحرارة في ذوبان الخواص من الخليط. للتوجه، ويجب تبريده القطرات إلى المرحلة البلورية السائلة. لذلك، يتم وضع أنبوب البلمرة على لوحة الساخن الذي يتم تعيين نطاق درجة الحرارة الدنيا LC-المرحلة (الشكل 1).

وهنا يصف لنا طريقة مرنة وبسيطة لتصنيع المحركات LCE في تدفق. يوفر هذا البروتوكول على الخطوات المطلوبة لإنشاء الإعداد موائع جزيئية لتركيب الجزيئات واحدة فضلا عن يانوس والجسيمات الأساسية-شل في بضع دقائق. المقبل، ونحن تصف كيفية تشغيل توليف وإظهار نتائج نموذجية، فضلا عن خصائص الجسيمات ايجابيتان. وأخيراً، نحن نناقش مزايا هذا الأسلوب وماذا نعتقد أنها قد تحقق التقدم في مجال المحركات LCE.

Protocol

1-تجميع جزيئات LCE تشغيل واحد

  1. تركيب الجهاز
    ملاحظة: هي جميع المواد المستخدمة لإعداد موائع جزيئية [هبلك] الإمداد والمتاحة تجارياً.
    1. تجهيز طبق حمام مياه زجاج [القطر (د): 190 مم، اتصالات: محمولة شفة المفاصل الزجاج الأرض اثنين 29/24] مع سيبتا اثنين. شوكة كل سيتا مع أول لاحتواء أنبوب مع قطر خارجي (OD) 1/16 بوصة من خلال الثقب في فتح.
    2. إرفاق مناسب للأنابيب OD 1/16 بوصة والتسليح المطابق لنهاية أنبوب PTFE (أنبوب 1.1؛ التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، القطر الداخلي (ID): 0.17 ملم، الطول (L): 5 سم) والتمسك نصيحة (ca. 1 سم) من السليكا المغلفة بوليميد الشعرية (معرف: 100 ميكرون، التطوير التنظيمي: 165 ميكرومتر، l: 7 سم) في ذلك.
    3. برغي الأنبوب على أحد معارضة الأسلحة إيثر البروم ثنائي الفينيل كيتون تقاطع تي (نظرة خاطفة) 1/16 بوصة التطوير التنظيمي للأنابيب، التي شنت على طاولة معدنية صغيرة. الآن، ينبغي أن نتا شعري سينتيميتيرس عدد قليل من تقاطع تي.
      ملاحظة: يتم قطع أنابيب PTFE أفضل مع المعونة من القاطع الأنبوبة. الشعيرات الدموية، حجر كليفينج أفضل استخدام.
    4. إرفاق تركيب مناسب والتسليح إلى نهاية أنبوب PTFE الثانية (أنبوب 1.2؛ التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، المعرف: 0.75 ملم)، وهي طويلة بما يكفي للوصول إلى مضخة الحقن خارج حوض ماء، والمسمار على الذراع الجانبي لتقاطع تي.
    5. عصا أنبوب PTFE ثالثة (أنبوب 1.3؛ التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، المعرف: 0.17 ملم) من خلال أحد سيتا. أنبوب 1.3 ينبغي أن تكون طويلة بما يكفي لتوصيل مضخة حقنه ثانية مع أنبوب 1.1 داخل حوض ماء. إضافة الإقفال اللوير الإناث اثنين لأنابيب OD 1/16 بوصة إلى نهاية قطع أنابيب 1-1 و 1-3، على التوالي.
    6. إعداد أنبوب PTFE الرابعة (البلمرة أنبوب 1.4؛ التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، المعرف: 0.75 مم) مع مناسب بالإضافة إلى التسليح والتمسك بها من خلال الحاجز الثاني. أنبوب 1.4 ينبغي أن تكون طويلة بما يكفي ترك حوض ماء وتمر بدقة التدفئة لوحة. تتصل تركيب أنبوب 1.4 عن طريق الذراع الباقية من تقاطع تي ووضع النهاية للزجاج الشعرية داخل الأنبوب.
    7. وضع حوض ماء على صفيحة مجهزة بمقياس حرارة واستخدام شريط لاصق لإصلاح أنبوب 1.4 أعلى دقة التدفئة لوحة وإرفاق قنينة زجاج مل 5 إلى نهاية الأنبوب 1.4. الاتصال نهاية الأنبوب 1.2 لحقنه مليئة بالمرحلة المستمرة (زيت السيليكون؛ واللزوجة: 1.000 م2/ق)، ربط أنبوب 1.3 لحقنه مليئة الزيت الهيدروليكي لمرحلة مونومر (زيت السيليكون؛ واللزوجة: 100 م2/ق) وسد كل الحقن في مضخة الحقن.
      ملاحظة: من أجل الاتصال الأنابيب الحقن، موصلات بارب-إلى-أنثى-اللوير-تأمين للاستخدام مع أنابيب معرف 3/32 بوصة أفضل استخدام.
    8. تثبيت ستيريوميكروسكوبي مع التركيز يجري تعيين على تلميح شعري تمكين مراقبة تشكيل الحبرية وجبل مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية (مثلاً.، مصباح بخار الزئبق ث 500) مع مخروط الضوء تركز على أنبوب 1.4.
  2. إعداد مزيج مركب
    1. إضافة إلى إعداد مزيج مركب40، 200 مغ من (4-أكريلويلوكسيبوتيل)-2، 5-di(4-butyloxybenzoyloxy) بنزوات بقارورة على شكل كمثرى 50 مل.
    2. إضافة 7.2 مغ من 1.6-هيكسانيديول ديميثاكريلاتي (مول 10 في المائة) و 6.2 ملغ من فينيلفوسفيناتي ethyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) (فوتوينيتياتور، 3 w %) قارورة. حل الخليط في حوالي 1 مل الميثان.
      ملاحظة: بدءاً من الخطوة 1.2.2.، ينبغي إجراء جميع الخطوات تحت الأشعة فوق البنفسجية خالية على ضوء الظروف (مثلاً، تحت الضوء الأصفر).
    3. إزالة المذيب تماما تحت فراغ في ك 313 وتذوب الصلبة المتبقية في ك 383 في حمام زيت.
    4. إعداد حقنه مع موصل بارب-إلى-أنثى-اللوير-تأمين للاستخدام مع أنابيب معرف 3/32 بوصة وإرفاق أنبوب PTFE (أنبوب 1.5؛ التطوير التنظيمي: 1/8 بوصة، المعرف: 1.65 مم) عن طريق الاتصال أنبوب (OD: 1/16 بوصة، معرف: 0.75 مم). وضع الخليط مونومر في أنبوب 1.5 مع معونة المحاقن.
      ملاحظة: لا ينبغي أن يكون مقدار مونومر أقل من 70 ملغ. وإلا، فإنه يصبح من الصعب جداً رسم ما يكفي مزيج مركب في أنبوب 1.5. يمكن أن يكون مؤقتاً البروتوكول هنا. إذا كان الأمر كذلك، تخزين الأنبوبة في ثلاجة.
  3. إعداد الجسيمات
    1. إرفاق قفل اللوير ذكور لأنابيب OD 1/8 بوصة إلى طرفي أنبوب 1.5 المحتوية على مزيج مركب. بعد ذلك، قم بتوصيل طرفي أنبوب 1.5 مع إقفال اللوير الإناث في نهايات أنابيب 1.1 و 1-3.
      ملاحظة: يجب أن تشطف الأنابيب مع السوائل المقدمة من المضخات حقنه قبل التجميع.
    2. ضبط درجة حرارة المياه في الحمام إلى 363 ك وتعيين الدقة التدفئة درجة الحرارة للوحة إلى 338 ك.
    3. تأكد من نصيحة لشعري في وسط الأنبوبة البلمرة 1.5 ولا تلمس الجدار.
      ملاحظة: أن درجات الحرارة هنا هي الأمثل لهذا الخليط مونومر. وبصفة عامة، ينبغي أن تكون درجة حرارة الماء في الحمام مرتفعة بما يكفي لإذابة الخليط مونومر ودرجة الحرارة لوحة تدفئة يجب أن تكون في نطاق درجة الحرارة المرحلة البلورية السائلة.
    4. بعد أن ذاب الخليط مونومر، تعيين معدل التدفق المستمر المرحلة (سج) إلى قيمة تتراوح بين 1.5 و 2.0 مل/ساعة واختر تدفق نسب معدل سج/Qد (سد = معدل التدفق المرحلة هيدروليكية النفط/مونومر) بين 20 و 200.
      ملاحظة: لمعدلات التدفق من فج = 1.75 مل/ح وسد = 0.35 مل/ساعة، لوحظت الجسيمات ايجابيتان جيدا مع د من 270 ميكرومتر، على سبيل المثال.
    5. بعد أن يبدأ تشكيل الحبرية، الانتظار حتى القطرات كل نفس الحجم قبل التبديل على الأشعة فوق البنفسجية-الضوء. للمخلوط مونومر الموصوفة، ضع مصدر الأشعة فوق البنفسجية 1 سم فوق أنبوب البلمرة 1.4 في النهاية اليسرى للدقة التدفئة لوحة. جمع كسور مختلفة من الجسيمات مبلمرة في قنينة زجاجية 5 مل في نهاية أنبوب 1.4. بينما تتدفق تحت الأشعة فوق البنفسجية-الضوء، يجب تغيير لون القطرات من الشفافية إلى الأبيض.
      تنبيه: ارتداء نظارات الحماية من الأشعة فوق البنفسجية لحماية العيون.
    6. وضع درع (مثل علبة ورق) بين مصدر الضوء وحمام المياه، منعا لأي انسداد شعري.
      ملاحظة: في حالة انسداد أنبوب بلمرة، فإنه قد يساعد على تسخين الجزء انسداد مع بندقية حرارة.
    7. بعد أن يتم استهلاك كل مونومر، تنظيف الإعداد عن طريق حقن الأسيتون في أنبوب 1.3.

2-توليف جزيئات LCE الأساسية-شل

  1. تركيب الجهاز
    1. اتبع الخطوة 1.1.1. ولكن استخدام طبق حمام مياه مع د مم 190 بدلاً من ذلك.
    2. نعلق تركيب والتسليح لكلا طرفي الأكمام أنابيب المفلورة الإثيلين والبروبيلين (FEP) (معرف: 395 ميكرون، التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، l: 1.55 بوصة)، على التوالي. أولاً، التمسك شعري والسليكا فوسيد (معرف: 280 ميكرون، التطوير التنظيمي: 360 ميكرومتر، l: 8 سم) من خلال الكم، في مثل هذه طريقة أن يبرز حوالي 3 مم من جانب واحد. ثم عصا شعري أرق (معرف: 100 ميكرون، التطوير التنظيمي: 165 ميكرومتر، l: 11 سم) من خلال أكبر واحد، حيث أنه يبرز بضعة ملليمترات من جانبها أطول.
    3. برغي الأكمام على أحد الأسلحة المتعارضة من تي خاطفة تقاطع لأنابيب OD 1/16 بوصة (تقاطع تي 1) التي شنت على طاولة معدنية صغيرة، مع نهاية أقصر شعري أكبر الوصول إلى تقاطع تي.
    4. عصا أنبوب PTFE (أنبوب 2.1؛ التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، المعرف: 0.17 ملم) التي طويلة بما يكفي لتوصيل مضخة المحاقن مع تقاطع تي 1 من خلال واحدة من سيتا في حوض ماء. نعلق تركيب والتسليح للغاية في الأنبوب داخل حوض ماء وتوصيله إلى الذراع الوحشي مجاناً من تقاطع تي 1 عصا شعري أرق داخل أنبوب 2.1.
    5. إعداد أنبوب PTFE ثانية (أنبوب 2.2؛ التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، المعرف: 0.5 مم) مع مناسب والتسليح وتوصيله بذراع الغيار من تقاطع تي 1. عصا آخر أنبوب PTFE (أنبوب 2.3؛ التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، المعرف: 0.5 مم) من خلال ثقب ثانية في حاجز بجانب أنبوب 2.1. أنبوب 2.3 ينبغي أن تكون طويلة بما يكفي لتوصيل آخر حقنه مضخة مع أنبوب 2.2.
    6. إضافة الإقفال اللوير الإناث اثنين لأنابيب OD 1/16 بوصة إلى نهايات خالية من أنابيب 2.2 و 2.3 داخل حوض ماء، على التوالي.
    7. قم بتوصيل الطرف مجاناً من الأكمام أحد الأسلحة المتعارضة من الثانية نظرة خاطفة تقاطع تي (تقاطع تي 2) التي هي أيضا التي شنت على طاولة معدنية صغيرة. إعداد أنبوب PTFE الرابعة (أنبوب 2.4؛ التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، المعرف: 0.75 مم) مع تركيب بالإضافة إلى التسليح. أنبوب 2.4 طويلة بما يكفي للوصول إلى مضخة الحقن ثالث خارج حوض ماء وتوصيله بذراع جانبية لتقاطع تي 2.
    8. إعداد أنبوب PTFE الخامسة (البلمرة أنبوب 2.5؛ التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، المعرف: 0.75 مم) مع مناسب بالإضافة إلى التسليح والتمسك بها من خلال الحواجز الأخرى. أنبوب 2.5 ينبغي أن تكون طويلة بما يكفي ترك حوض ماء وتمر بدقة عالية التدفئة لوحة. قم بتوصيل تركيب أنبوب 2.5 مع الذراع الباقية من تقاطع تي. الآن نصائح الشعيرات الدموية الزجاج يجب أن يكون موجوداً داخل الأنبوب 2.5.
    9. وضع حوض ماء على صفيحة مجهزة بمقياس حرارة واستخدام شريط لاصق لإصلاح أنبوب 2.5 أعلى دقة التدفئة لوحة وإرفاق قنينة زجاجية 5 مل للغاية على أنبوب. الاتصال نهاية الأنبوب 2.1 لحقنه مليئة والغليسيرول (المرحلة الداخلية)، وربط أنبوب 2.3 لحقنه مليئة الزيت الهيدروليكي لمرحلة مونومر (زيت السيليكون؛ واللزوجة: 100 م2/ق)، ربط أنبوب 2.4 لحقنه مليئة (المرحلة مستمرة زيت السيليكون؛ اللزوجة: 1.000 م2/ق)، وقم بتوصيل جميع المحاقن في المحاقن مضخات.
    10. اتبع الخطوة 1.1.7.، ولكن قراءة أنبوب 2.5 بدلاً من أنبوب 1.4.
  2. إعداد مزيج مركب
    1. اتبع كافة الخطوات من 1.2.
  3. إعداد الجسيمات الأساسية-شل
    1. إرفاق قفل اللوير ذكور لأنابيب OD 1/8 بوصة لكل من طرفي الأنبوب الذي يحتوي على خليط مركب، على التوالي. بعد ذلك، قم بتوصيل طرفي هذا الأنبوب مع إقفال اللوير الإناث في نهايات أنابيب 2.2 و 2.3.
    2. اتبع الخطوات 1.3.2-1.3.4.
    3. نلاحظ الحبرية تشكيل عبر مجهر ستيريو.

3-توليف جزيئات LCE يانوس

  1. تركيب الجهاز
    1. اتبع الخطوة 1.1.1.
    2. إرفاق تركيب والتسليح لكل من طرفي الأكمام أنابيب FEP (معرف: 395 ميكرون، التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، l: 1.55 بوصة)، على التوالي. عصا اثنين الانحياز برللي فوسيد والسليكا الشعيرات الدموية (معرف: 100 ميكرون، التطوير التنظيمي: 165 ميكرومتر، L1: 8 سم، L2: 11 سم) من خلال الكم. شعري قصير يبرز حوالي 3 مم من جانب واحد من الأكمام. على الجانب الآخر من الأكمام، يكون كلا الشعيرات الدموية بنفس الطول.
    3. غراء فائقة الشعيرات الدموية عن طريق وضع بعض الغراء على واحدة من نهاية الأكمام وانتظر حتى يتم الشفاء.
    4. الاتصال اثنين خاطفة تجونكشنز بالشد الأكمام على أحد الأسلحة المتعارضة، على التوالي، وجبل على حد سواء على طاولة معدنية صغيرة.
    5. اتبع الخطوات 2.1.4-2.1.7.
    6. إعداد أنبوب PTFE الخامسة (أنبوب 3.5؛ التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، المعرف: 0.75 مم، l: 5 سم) مع مناسب بالإضافة إلى التسليح وتوصيله بذراع المتبقية من تقاطع تي 2. وتقع كلا نصائح من الشعيرات الدموية الزجاج داخل أنبوب 3.5.
    7. عصا آخر أنبوب PTFE (أنبوب 3.6؛ التطوير التنظيمي: 1/16 بوصة، المعرف: 0.5 مم) من خلال الحواجز الأخرى. أنبوب 2.6 ينبغي أن تكون طويلة بما يكفي ترك حوض ماء وتمر بدقة التدفئة لوحة. قم بتوصيل أنابيب 3.5 و 3.6 عن طريق تركيب نظم لأنابيب OD 1/16 بوصة.
    8. وضع حوض ماء على صفيحة مجهزة بمقياس حرارة واستخدام شريط لاصق لإصلاح أنبوب 3.6 أعلى دقة التدفئة لوحة وإرفاق قنينة زجاجية 5 مل للغاية على أنبوب. الاتصال نهاية الأنبوب 3.1 لحقنه مليئة مزيج مركب مائي (المرحلة مونومر aq.)، وربط أنبوب 3.3 لحقنه مليئة بالزيت الهيدروليكي للمرحلة LC-مونومر (زيت السيليكون؛ واللزوجة: 100 م2/ق)، ربط أنبوب 3.4 بحقنه مليئة مع المرحلة المستمر (زيت السيليكون؛ واللزوجة: 1.000 م2/ق)، وقم بتوصيل جميع المحاقن في المحاقن مضخات.
    9. اتبع الخطوة 1.1.8، لكن قراءة أنبوب 3.6 بدلاً من أنبوب 1.4.
  2. إعداد الخليط مونومر (LC) البلورية السائلة
    1. اتبع كافة الخطوات من 1.2.
  3. إعداد مزيج مركب مائي
    1. تعد حلاً لوزن 40% الاكريلاميد في الماء المقطر. إضافة 10% مول الوكيل كروسلينكينج ن، ن '-methylenebis(acrylamide) و 2% wt من البادئ 2-هيدروكسي-2-ميثيلبروبيوفينوني إلى الحل. (وكل المبالغ فيما يتعلق مادة اكريلاميد).
      ملاحظة: من أجل زيادة لزوجة خليط مركب مائي، يمكن إضافة بولياكريلاميدي.
    2. يقلب الخليط ح 24 في الرايت وتعبئته في محقن 1 مل، بعد ذلك.
  4. إعداد الجسيمات يانوس
    1. إرفاق قفل اللوير ذكور لأنابيب OD 1/8 بوصة لكل من طرفي الأنبوب الذي يحتوي على خليط مونومر LC، على التوالي. بعد ذلك، قم بتوصيل طرفي هذا الأنبوب مع إقفال اللوير الإناث في نهايات أنابيب 3.2 و 3.3.
    2. اتبع الخطوات 1.3.2-1.3.4.
    3. نلاحظ الحبرية تشكيل عبر مجهر ستيريو.

4-تحليل الجزيئات

  1. وضع الجسيمات في مرحلة ساخنة تحت مجهر ضوئي متصل بجهاز كمبيوتر مع برامج التصوير. لتحليل يشتغل الجسيمات، والتقاط الصور عند درجات حرارة أعلى وأسفل درجة حرارة التحول مرحلة، وقياس دال
    ملاحظة: قطره زيت السليكون يمنع الجسيمات العالقة على الشريحة الكائن.
  2. لتقدير درجة الحرارة المقاصة للجسيمات، تحديد درجة الحرارة التي تفقد الجسيمات على إنكسار مزدوج تحت مجهر ضوئي مستقطبة (بوم).

النتائج

في هذا البروتوكول، نقدم توليف جزيئات LCE مع مورفولوجيس مختلفة عن طريق اتباع نهج موائع جزيئية. الأجهزة موائع جزيئية لتصنيع واحد، شل الأساسية، والجسيمات يانوس تظهر في الشكل 129،،من3841. ميزة واحدة من إنتاج تدفق مستمر هو سيطرة جيدة جداً على كل من حجم وشكل من الجسيمات. الشكل 2 يوضح ميزة الإعداد التجميعية واحد: توزيع حجم ضيقة جداً مع جميع الجزيئات التي لها نفس الشكل41. بموجب هذا، يمكن بسهولة ضبط حجم المجالات عن طريق تغيير نسبة معدلات التدفق في المراحل المختلفة. يمكن أن تنتج بعد البروتوكول، وأقطار الجسيمات بين 200 و 400 ميكرون في طريقة جيدة يمكن التحكم بها عن طريق اختيار التدفق نسب معدل، كما هو مبين في الشكل 2ب1. يتم الحصول على أفضل النتائج لمعدلات التدفق المرحلة المستمر (سج) تتراوح بين 1.5 و 2.0 مل/ساعة ونسب معدل التدفق/Qجسد (سد = معدل تدفق للمرحلة مونومر) بين 20 و 200. معدلات تدفق فج = 1.75 مل/ح وسد = 0.35 مل/ساعة، لاحظ جيدا ايجابيتان الجسيمات التي يبلغ قطرها 270 ميكرومتر، على سبيل المثال. إذا لم يتم تحديد أعلى نسب Q/Qجد ، هو تشكيل قطرات أقل السيطرة وتوزيع حجم الجسيمات ليصبح أوسع نطاقا بكثير. لنسب أقل، الجسيمات ليست كروية بعد الآن. بالإضافة إلى التعديلات معدل التدفق، المسافة من الأشعة فوق البنفسجية-مصباح الأنبوب البلمرة، فضلا عن الموقف بين اليسار واليمين نهاية صفيحة الدقة يمكن تغيير خصائص يشتغل LCE الجسيمات، الذي يحدث، على سبيل المثال، إذا كان تغيير سبب اختيار مونومر التراكيب خليط حركية البلمرة أو تطبيق البلمرة درجات مختلفة من القيم الموضحة هنا.

الشكل 3 يظهر جسيمات ايجابيتان الذي الغضروفي يصل إلى 70% عند فإنه يتم تسخينه فوق درجة الحرارة المرحلة الانتقالية، التي تثبت استيفاء الشرط للحث توجه لمدير البلورية السائلة قبل البلمرة. هذه المحاذاة لنتائج ميسوجينس من القص بين مرحلة مستمرة عالية اللزوجة والسطح قطرات مونومر. وإذا استخدمت زيوت السيليكون للزوجة أقل، يتم تقليل يشتغل الجسيمات.

وعلاوة على ذلك، يسمح هذا الجهاز موائع جزيئية السيطرة على أنواع مختلفة من أنماط يشتغل، مثل الاستطالة أو الانكماش خلال مرحلة الانتقال، التي يتراوح معدل القص يتصرف في القطرات أثناء البلمرة. وهذا يمكن معالجة بسهولة في معدلات التدفق المستمر لمرحلة مستمرة باستخدام مختلف أقطار الداخلية للأنبوب البلمرة. الشكل 3 يبين متطاول على شكل الجسيمات، التي الغضروفي على طول على محور الدوران، وتم تصنيعه في انخفاض معدلات القص في أنبوب بلمرة الأوسع نطاقا (معرف: 0.75 مم). يتم محاذاة الجزيئات البلورية السائلة (ميسوجينس) على طول حقل مدير متحدة مركز في هذه الحالة. على الجانب الآخر، تتميز قضيب مثل جسيمات (كما هو موضح في الشكل 3ب) تقلص خلال مرحلة الانتقال، ومحاذاة قطبين للحقل ميسوجينس المدير. تم إنتاج هذه الجسيمات في أعلى معدلات القص في أنبوب بلمرة أرق (معرف: 0.5 مم).

ويصف البروتوكول ميزة أخرى لعملية موائع جزيئية. إلى جانب واحد من الجسيمات، يمكن توليفها عينات مورفولوجيس أكثر تعقيداً أيضا. الشكل 3 ج يظهر الجسيمات الأساسية-شل ايجابيتان و الرقم 3د يانوس جسيمات التي صدرت عقب الجزء 2 و 3 من البروتوكول29،30.

إذا فعلت جميع الخطوات للبروتوكول بشكل صحيح، جسيمات لها خصائص هو موضح في الشكل 4 ينبغي الحصول على3،41. في الشكل 4، التدفئة والتبريد المنحنيات المرسومة لواحد الجزيئات توليفها في معدلات التدفق المختلفة. بتدفئة الجسيمات من درجة حرارة الغرفة، خفض ترتيب البلورية السائلة-في البداية-قليلاً، أدى تشوه الجسيمات صغيرة. مع ذلك، قريبة من درجة حرارة المرحلة الانتقالية، توجه جميع فقدت فجأة والجسيمات يظهر استطالة قوية فقط عن طريق تدفئة أنه حتى لبضع درجات. بتهدئة الجسيمات، يمكن ملاحظتها التباطؤ، ويتم الحصول على الشكل الأصلي. هذه العملية يتم عكسها على مدى عدة دورات يشتغل، كما هو موضح في الشكل 4ب.

figure-results-4482
الشكل 1 : الأجهزة موائع جزيئية. () العام إعداد يشمل الحقن الثلاث، التي تحتوي على زيت السيليكون الهيدروليكية (1)، ومزيج مركب مائي (3)، وزيت السيليكون المرحلة مستمرة (4). يتم وضع الخليط مونومر البلورية السائلة (2) في حوض ماء (5) في ك 363، الذي يسخن الكريستال السائل إلى الدولة الخواص. بدء البلمرة في الحبرية على صفيحة (6) في حالة البلورات السائلة nematic ك 338 بالأشعة فوق البنفسجية-التشعيع (7). (إعداد الجسيمات واحدة تساوي الإعداد العام، ولكن تفتقر إلى الشعرية الثانية والمحاقن (3) وتقاطع تي الثانية). (ب) يظهر هذا الفريق إعداد التي تحتوي على الشعيرات اثنين جنبا إلى جنب مع بعضها البعض، مما يسمح لتشكيل قطرات يانوس. الإعداد (ج) الأساسية-shell يتكون من شعري الذي هو ستتسع إلى الشعرية ثانية الأوسع نطاقا. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-5548
الشكل 2: الممثل الجسيمات التي تم الحصول عليها في إعداد الجسيمات مفردة موائع جزيئية. () هذا الفريق يظهر صورة مجهرية من مونوديسبيرسي جسيمات LCE أعدت في إعداد الجسيمات مفردة موائع جزيئية. شريط المقياس = 200 ميكرومتر. (ب) يظهر هذا الفريق الاعتماد على قطر للجزيئات فيما يتعلق بنسبة معدل تدفق النفط (فج) لمعدل التدفق الخليط مونومر (سد). حجم الجسيمات التي تم الحصول عليها فقط تعتمد على نسبة السرعة في كلتا المرحلتين، وليس على قيمها المطلقة. (تم تعديل هذا الرقم من أوم، روبرت، كراوس، سيرا و Zentel1 و أوم وسيرا Zentel41). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-6479
الشكل 3 : صور مجهرية الضوئية من أربعة مورفولوجيس الجسيمات المختلفة في nematic الدولة (في 353 ك) وبعد المرحلة الانتقالية في الخواص الدولة (في ك 413). هذه اللوحات إظهار () استطالة مفلطح على شكل LCE الجسيمات (متحدة المركز المدير الميداني)، (ب) تقلص قضيب مثل شكل LCE الجسيمات (القطبين المدير الميداني)، (ج) استطالة مفلطح على شكل كور-قذيفة الجسيمات، والجسيمات (د) انكماش يانوس متطاول على شكل (الجزء الأيسر: LCE، حق الجزء: اكريلاميد hydrogel). تغيير حجم أشرطة = 100 ميكرومتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- 

figure-results-7348
الشكل 4 : يشتغل خصائص الجسيمات ممثل واحد. () هذا تظهر اللوحة التدفئة والتبريد منحنيات الجسيمات LCE إعدادها في الإعداد موائع جزيئية واحدة الجسيمات في معدلات التدفق المختلفة لمرحلة مستمرة. أعد في أعلى معدل لتدفق الجسيمات تظهر يشتغل أقوى (حوالي 70%) وتشكل كلا منحنيات التباطؤ، على التوالي. (ب) هذا قطعة من 10 دورات يشتغل الجسيمات LCE عرض لا نقصان ما يشتغل على مدى عدد دورة. وهذا يثبت أن الجسيمات كروسلينكيد، ويشتغل عكسها تماما. ملاحظة: هذا الرسم البياني تم رسمها لجسيمات من نظام LCE رئيسية--سلسلة لكن تبدو نفس نظام LCE المستخدمة في هذه المقالة. (تم تعديل هذا الرقم من أوم وسيرا Zentel41). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- 

Discussion

لقد قمنا بوصف تصنيع جزيئات مع مورفولوجيس مختلفة عن طريق اتباع نهج موائع جزيئية لإنتاج ميكرواكتواتورس LCE. ولهذا الغرض، بنيت على الأجهزة المستندة إلى الشعرية موائع جزيئية التي تسمح لتشكيل قطرات تليها فوتوبوليميريزيشن في درجات حرارة محددة.

هنا، هو أحد الجوانب البالغة الأهمية في توليفة ناجحة التركيب الصحيح لبرنامج الإعداد. كافة الاتصالات بين أجزاء واحد يجب أن تكون ثابتة بشكل صحيح لمنع أي تسرب للسوائل، ويجب أن يكون الجهاز نظيف قبل كل توليفي للحيلولة دون انسداد. من المهم أيضا أن التجربة تتم تحت ظروف خالية من الأشعة فوق البنفسجية، منذ، وأﻻ فلن البلمرة سابق لأوانه في خليط مونومر وانسداد وبالتالي مرة أخرى للإعداد النتيجة.

حتى يومنا هذا، أن النهج موائع جزيئية الموصوفة هنا هو الأسلوب الوحيد قادرة على إنتاج جزيئات LCE ايجابيتان. بموجب هذا، عملية موائع جزيئية يفي بالمتطلبات اثنين في نفس الوقت. وباﻹضافة إلى تلفيق العديد من الكائنات الصغيرة الحجم على قدم المساواة، هو فعل توجه لمدير البلورية السائلة في هذه الجسيمات. وباﻹضافة إلى ذلك، وإجراء بسيط جداً حيث يمكن تجميعها من عدد كبير من المحركات في خطوة واحدة. تطبيق أساليب أخرى، توجه ميسوجينس عادة ما يتطلب خطوة إضافية مثل تمتد من العينة أو تطبيق صور-محاذاة الطبقات. بالإضافة إلى ذلك، هذه العمليات اليدوي، مما يعني إنتاج العديد من المحركات مضيعة للوقت جداً. وعلاوة على ذلك، مورفولوجيا LCE-في معظم الحالات-تقتصر على أفلام البوليمر. عيوب النهج موائع جزيئية يتم الحد الجسيمات الحجم (حسب القطر مقيد للقيم بين 200 و 400 ميكرون)، تعرض لانسداد في الشعرية، والضرورة في ظروف خالية من الأشعة فوق البنفسجية خلال إعداد الجسيمات في برنامج الإعداد.

وكثيراً ما تستخدم نظم على شريحة لافتراءات الجسيمات موائع جزيئية نظراً لأنها يمكن أن تنتج بسهولة، وهي مصنوعة من قطعة واحدة فقط. هذه الأجهزة، ومع ذلك، تفتقر إلى التعديل اللازم لدرجات حرارة مختلفة أثناء التدفق بل أيضا ليست مرنة بما يكفي لسهولة تبادل أجزاء مكسورة أو انسداد ميكروريكتور. ومن ثم فالأجهزة المستندة إلى الشعرية ونحن نستخدم أكثر ملاءمة لتركيب المحركات LCE، كما أنها تفي بالمتطلبات الحاسمة.

وبصرف النظر عن نتائجنا المقدمة لإطلاق جسيمات يانوس وشل الأساسية ميكروبومبس، أكثر تعقيداً إطلاق جسيمات يضم خصائص جديدة يمكن توليفها في المستقبل وفتح إمكانيات جديدة لتطبيقات صمام لينة. التعديل المزيد من الجسيمات يانوس إلى جسيمات استجابة متعددة قيد التقدم بالفعل. ولذلك، نحن نسعى للأخذ بدرجة الحرارة البوليمر تستجيب الثانية إلى جانب LCE ايجابيتان. إمكانيات أخرى للجسيمات تصاميم جديدة يمكن أن تنشأ أيضا من استخدام الآزو البلورية السائلة-مونومرات، الذي ينتج يشتغل يحركها الضوء من جسيمات LCE17،18. وفي هذه الحالة، يمكن أن نفكر في جزيئات يانوس تحوي كل درجة حرارة المراعية، فضلا عن جزء تحرك الصورة. التوليف للجسيمات الأساسية-شل يحركها الضوء أو هياكل تشبه الأنابيب يقدم آخر الجسيمات ممكن التصميم، مما يؤدي إلى ميكروبومبس المراعية للصورة. ينبغي أن تسمح بتعديل إجراءات موائع جزيئية المبدأ الذي قدمنا أعلاه مجموعة متنوعة من المحركات الجديدة.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgements

يشكر المؤلفون "المؤسسة الألمانية" للعلوم لتمويل هذا العمل (زي 230/24-1).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
NanoTight fitting for 1/16'' OD tubingsPostnova_IDEXF-333N
NanoTight ferrule for 1/16'' OD tubingsPostnova_IDEXF-142N
PEEK Tee for 1/16” OD TubingPostnova_IDEXP-728T-junction
Female Fitting for 1/16” OD TubingPostnova_IDEXP-835female luer-lock
Male Fitting for 1/8” OD TubingPostnova_IDEXP-831male luer-lock
Female Luer Connectors for use with 3/32” ID tubingsPostnova_IDEXP-858for the syrringe's tip
NanoTight FEP tubing sleeve ID: 395 µm OD: 1/16''Postnova_IDEXF-185
Fused Silica Capillary Tubing ID: 100 µm OD: 165 µmPostnovaZ-FSS-100165glass capillary
Fused Silica Capillary Tubing ID: 280 µm OD: 360 µmPostnovaZ-FSS-280360glass capillary
‘‘Pump 33’’ DDSHarvard Apparatus70-3333syringe pump
Precision hot plateHarry Gestigkeit GmbHPZ 28-2
Stereomicroscope stemi 2000-CCarl Zeiss Microscopy GmbH455106-9010-000
Mercury vapor lamp Oriel LSH302LOTIntensity: 500 W
Teflon Kapillare, 1/16'' x 0,75mmWICOMWIC 33104teflon tube
Teflon Kapillare, 1/16'' x 0,50mmWICOMWIC 33102teflon tube
Teflon Kapillare, 1/16'' x 0,17mmWICOMWIC 33101teflon tube
Silicion oil 1.000 cStSigma Aldrich378399
Silicion oil 100 cStSigma Aldrich378364
1,6-hexanediol dimethacrylateSigma Aldrich246816Crosslinker
Lucirin TPOSigma Aldrich415952Initiator
Polarized optical microscope BX51OlympusFor analysis
Hotstage TMS 94LinkamFor analysis
Imaging software Cell^DOlympusFor analysis

References

  1. Ohm, C., Fleischmann, E. K., Kraus, I., Serra, C., Zentel, R. Control of the properties of micrometer-sized actuators from liquid crystalline elastomers prepared in a microfluidic setup. Advanced Functional Materials. 20 (24), 4314-4322 (2010).
  2. Urbanski, M., et al. Liquid crystals in micron-scale droplets, shells and fibers. Journal of Physics: Condensed Matter. 29 (13), 133003 (2017).
  3. Hessberger, T., Braun, L., Zentel, R. Microfluidic synthesis of actuating microparticles from a thiol-ene based main-chain liquid crystalline elastomer. Polymers (Basel). 8 (12), (2016).
  4. Palagi, S., et al. Structured light enables biomimetic swimming and versatile locomotion of photoresponsive soft microrobots. Nature Materials. , 1-8 (2016).
  5. Ohm, C., Brehmer, M., Zentel, R. Liquid crystalline elastomers as actuators and sensors. Advanced Materials. 22, 3366-3387 (2010).
  6. White, T. J., Broer, D. J. Programmable and adaptive mechanics with liquid crystal polymer networks and elastomers. Nature Materials. 14 (11), 1087-1098 (2015).
  7. Liu, D., Broer, D. J. Liquid crystal polymer networks: preparation, properties, and applications of films with patterned molecular alignment. Langmuir. 30 (45), 13499-13509 (2014).
  8. Ube, T., Ikeda, T. Photomobile polymer materials with crosslinked liquid-crystalline structures: molecular design, fabrication, and functions. Angewandte Chemie International Edition in English. 53 (39), 10290-10299 (2014).
  9. Zentel, R., Schmidt, G. F., Meyer, J., Benalia, M. X-ray investigations of linear and cross-linked liquid-crystalline main chain and combined polymers. Liquid Crystals. 2 (5), 651-664 (1987).
  10. Kapitza, H., Zentel, R. Combined liquid-crystalline polymers with chiral phases, 2 Lateral substituents. Macromolecular Chemistry and Physics. 189, 1793 (1988).
  11. Li, M. -. H., Keller, P. Artificial muscles based on liquid crystal elastomers. Philosophical Transactions of the Royal Society A. Mathematical, Physical, and Engineering Sciences. 364 (1847), 2763-2777 (2006).
  12. Wiesemann, A., Zentel, R., Pakula, T. Redox-active liquid-crystalline ionomers: 1. Synthesis and rheology. Polymer (Guildford). 33 (24), 5315-5320 (1992).
  13. Pei, Z., Yang, Y., Chen, Q., Terentjev, E. M., Wei, Y., Ji, Y. Mouldable liquid-crystalline elastomer actuators with exchangeable covalent bonds. Nature Materials. 13 (1), 36-41 (2014).
  14. Wang, Z., Tian, H., He, Q., Cai, S. Reprogrammable, reprocessible, and self-healable liquid crystal elastomer with exchangeable disulfide bonds. ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (38), 33119-33128 (2017).
  15. Chambers, M., Finkelmann, H., Remškar, M., Sánchez-Ferrer, A., Zalar, B., Žumer, S. Liquid crystal elastomer-nanoparticle systems for actuation. Journal of Materials Chemistry. 19 (11), 1524-1531 (2009).
  16. Braun, L. B., Linder, T., Hessberger, T., Zentel, R. Influence of a crosslinker containing an azo group on the actuation properties of a photoactuating LCE system. Polymers.(Basel). 8 (12), 435 (2016).
  17. Braun, L. B., Hessberger, T., Zentel, R. Microfluidic synthesis of micrometer-sized photoresponsive actuators based on liquid crystalline elastomers. Journal of Materials Chemistry C. 4, 8670-8678 (2016).
  18. Ikeda, T., Mamiya, J. I., Yu, Y. Photomechanics of liquid-crystalline elastomers and other polymers. Angewandte Chemie International Edition. 46, 506-528 (2007).
  19. Zeng, H., Wani, O. M., Wasylczyk, P., Kaczmarek, R., Priimagi, A. Self-regulating iris based on light-actuated liquid crystal elastomer. Advanced Materials. 29 (30), 1-7 (2017).
  20. Küpfer, J., Finkelrnann, H. Nematic liquid single crystal elastomers. Macromolecular Rapid Communications. 12, 717-726 (1991).
  21. Bergmann, G. H. F., Finkelmann, H., Percec, V., Zhao, M. Y. Liquid-crystalline main-chain elastomers. Macromolecular Rapid Communications. 18 (5), 353-360 (1997).
  22. Li, M. H., Keller, P., Yang, J., Albouy, P. A. An artificial muscle with lamellar structure based on a nematic triblock copolymer. Advanced Materials. 16 (21), 1922-1925 (2004).
  23. Brehmer, M., Zentel, R., Wagenblast, G., Siemensmeyer, K. Ferroelectric liquid-crystalline elastomers. Macromolecular Chemistry and Physics. 195 (6), 1891-1904 (1994).
  24. Beyer, P., Terentjev, E. M., Zentel, R. Monodomain liquid crystal main chain elastomers by photocrosslinking. Macromolecular Rapid Communications. 28 (14), 1485-1490 (2007).
  25. Ditter, D., et al. MEMS analogous micro-patterning of thermotropic nematic liquid crystalline elastomer films using a fluorinated photoresist and a hard mask process. Journal of Materials Chemistry C. 5, 12635-12644 (2017).
  26. Lopez-Valdeolivas, M., Liu, D., Broer, D. J., Sánchez-Somolinos, C. 4D printed actuators with soft-robotic functions. Macromolecular Rapid Communications. 1700710, 3-9 (2017).
  27. Ohm, C., Kapernaum, N., Nonnenmacher, D., Giesselmann, F., Serra, C., Zentel, R. Microfluidic synthesis of highly shape-anisotropic particles from liquid crystalline elastomers with defined director field configurations. Journal of the American Chemical Society. 133 (14), 5305-5311 (2011).
  28. Ohm, C., et al. Preparation of actuating fibres of oriented main-chain liquid crystalline elastomers by a wetspinning process. Soft Matter. 7, 3730 (2011).
  29. Hessberger, T., et al. Co-flow microfluidic synthesis of liquid crystalline actuating Janus particles. Journal of Materials Chemistry C. 4, 8778-8786 (2016).
  30. Fleischmann, E. -. K., Liang, H. -. L., Kapernaum, N., Giesselmann, F., Lagerwall, J., Zentel, R. One-piece micropumps from liquid crystalline core-shell particles. Nature Communications. 3, 1178 (2012).
  31. Khan, I. U., et al. Microfluidic conceived drug loaded Janus particles in side-by-side capillaries device. International Journal of Pharmaceutics. 473 (1-2), 239-249 (2014).
  32. Vennes, M., Martin, S., Gisler, T., Zentel, R. Anisotropic particles from LC polymers for optical manipulation. Macromolecules. 39 (24), 8326-8333 (2006).
  33. Serra, C. a., et al. Engineering polymer microparticles by droplet microfluidics. Journal of Flow Chemistry. 3 (3), 66-75 (2013).
  34. Seo, M., Nie, Z., Xu, S., Lewis, P. C., Kumacheva, E. Microfluidics: from dynamic lattices to periodic arrays of polymer disks. Langmuir. 21 (11), 4773-4775 (2005).
  35. Kim, K., Pack, D. Microspheres for drug delivery. BioMEMS and Biomedical Nanotechnology. 2, 19-50 (2006).
  36. Kim, J. -. W., et al. Titanium dioxide/poly(methyl methacrylate) composite microspheres prepared by in situ suspension polymerization and their ability to protect against UV rays. Colloid and Polymer Science. 280 (6), 584-588 (2002).
  37. Serra, C., Berton, N., Bouquey, M., Prat, L., Hadziioannou, G. A predictive approach of the influence of the operating parameters on the size of polymer particles synthesized in a simplified microfluidic system. Langmuir. 23 (14), 7745-7750 (2007).
  38. Chang, Z., Serra, C. a., Bouquey, M., Prat, L., Hadziioannou, G. Co-axial capillaries microfluidic device for synthesizing size- and morphology-controlled polymer core-polymer shell particles. Lab on a Chip. 9, 3007-3011 (2009).
  39. Braun, L. B., Hessberger, T., Serra, C. A., Zentel, R. UV-free microfluidic particle fabrication at low temperature using ARGET-ATRP as the initiator system. Macromolecular Reaction Engineering. 10 (6), 611-617 (2016).
  40. Thomsen, D. L., et al. Liquid crystal elastomers with mechanical properties of a muscle. Macromolecules. 34, 5868-5875 (2001).
  41. Ohm, C., Serra, C., Zentel, R. A continuous flow synthesis of micrometer-sized actuators from liquid crystalline elastomers. Advanced Materials. 21 (47), 4859-4862 (2009).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

135

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved