فإن الكتاب أود أن أشكر جوزيف ماسكين وراجوسا ماثيو في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين لتوفير صور مقطعية للهياكل 3D هو مبين في الشكل 1D.

1. تحضير محلول سابق البلمرة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج بولي (إيثيلين جليكول) diacrylate (PEG-DA) (متوسط ​​الوزن الجزيئي ~ 575، سيغما الدريخ) وبولي (إيثيلين جليكول) (PEG) (متوسط ​​الوزن الجزيئي ~ 200، سيغما الدريخ) في نسبة الوزن 1:2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 0.67٪ بالوزن. الصور البادئ (Phenylbis (2،4،6-trimethylbenzoyl) الفوسفين أكسيد، سيغما الدريخ). يجب أن تبقى الحل في بيئة مظلمة من هذه النقطة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 0.05٪ بالوزن. الصور امتصاص (السودان I، سيغما الدريخ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج الحل لمدة 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة باستخدام النمام المغناطيسي. </li></ol> 2. إعداد طابعة سطح المكتب 3D باستخدام البيانات الرقمية العارض <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع البيانات الرقمية الإسقاط على موقف شقة ومستقرة، وتوصيله إلى جهاز كمبيوتر مع تثبيت مايكروسوفت اوفيس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع عدسة محدبة الحق أمام عدسة شعاع الناتج من جهاز العرض الرقمي. اختيار عدسة محدبة لجعل البؤري عن 10 سم بعيدا عن المؤيدjector. (القرار البصرية يصبح أصغر لعدسة بطول بؤري أقصر، ولكن يحتاج المرء لحجز مساحة لبعض المكونات البصرية.) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع مرآة محدبة عدسة بعد على طريق شعاع في زاوية ° 45 لتوجيه شعاع أسفل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع صاحب العينة في المستوى البؤري من الحزم المتوقعة. يجب أن يرفق صاحب العينة إلى مرحلة الخطية التي يتم التحكم في الوضع الرأسي لصاحب العينة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع حمام الراتنج تحت حامل العينة. </li></ol> 3. تصميم وتصنيع أنابيب جل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد القطر، سمك الجدار، وارتفاع أنبوب هلام أنها ملفقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رسم صور مقطعية للأنبوب هلام. يجب أن تكون الصور باللون الأبيض مع خلفية سوداء. إدراج هذه الصورة في شرائح PowerPoint مايكروسوفت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عرض الصور في Microsoft PowerPoint وإبراز أي صورة. وضع صاحب العينة في المستوى البؤري عن طريق ضبط الوضع الرأسي باستخدام ATTآلم المرحلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التحول إلى صورة &quot;نموذج&quot; الأسود بحيث لن يكون هناك البلمرة غير المرغوب فيها في حين وضع حل سابق البلمرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب حل لسابق البلمرة حمام الراتنج. املئي حوض الاستحمام حتى الحل يغطي قليلا صاحب العينة. والآن هو على استعداد لكائن 3D الطباعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التبديل إلى الشريحة التي تحتوي على أول صورة مقطعية للأنبوب هلام لتتبلمر الطبقة الأولى. الحفاظ على إبراز الصورة لمدة 8 ثوانى ويعود مرة أخرى إلى الشريحة &quot;التعتيم&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدوير المقبض على المسرح خطية من قبل بدوره ¼ (~ 160 ميكرون) لخفض حامل العينة. الآن الراتنج جديدة في تدفقات لتغطية طبقة بلمرة الأولى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عرض الصورة مستعرضة مرة أخرى لتتبلمر الطبقة الثانية على رأس دعوى واحدة. كرر الخطوات من 3،6-3،8 حتى يتم ملفقة أنبوب هلام من الارتفاع المطلوب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة كل طبقات كاملة، رفع صاحب عينة من الحل سابق البلمرة، واسترجاع العينة ملفقة بعناية باستخدام BLAD الحلاقةه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شطف العينة في الأسيتون لساعة 3 ~، ثم اتركه حتى يجف لساعة 1 ~. </li></ol> 4. تورم التجربة لتشكيل نمط محدد من عدم الاستقرار مطاطا <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد المياه للنفط السائل طبقة مزدوجة في طبق زجاجي شفاف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق عينة جافة على حامل العينة باستخدام الغراء عظمى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الوجه حامل العينة بحيث تكون العينة رأسا على عقب. تزج العينة في حمام الماء السائل النفط. الاقتراب من عينة لمياه واجهة النفط من طبقة النفط. العينة يبدأ تنتفخ عندما تلامس العينة سطح الماء في حين أن الجزء الركيزة الأساس الذي تم إصلاح الأنبوب هلام بقيت في طبقة نفط. وبهذه الطريقة، يمكن للمياه نشر في الحائط أنبوب يسمح للعينة قبل تنتفخ قاعدة تقييد يرتاح من التبول. رصد تغير نمط كما تتضخم أنبوب هلام باستخدام كاميرا رقمية. </li></ol>

<ol>
	<li>Timoshenko, S. P., Gere, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Theory of Elastic Stability. , (1961).</li><li>Sharon, E., Marder, M., Swinney, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaves+Flowers+and+Garbage+Bags:+Making+Waves.">Leaves Flowers and Garbage Bags: Making Waves.</a> American Scientist. 92, 254-261 (2004).</li><li>K&#252;cken, M., Newell, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fingerprint+formation.">Fingerprint formation.</a> Journal of Theoretical Biology. 235, 71-83 (2005).</li><li>Liang, H., Mahadevan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+shape+of+a+long+leaf.">The shape of a long leaf.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 106, 22049-22054 (2009).</li><li>Bayer, S. A., Altman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The human brain during the second trimester. , (2005).</li><li>Trujillo, V., Kim, J., Hayward, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creasing+instability+of+surface-attached+hydrogels.">Creasing instability of surface-attached hydrogels.</a> Soft Matter. 4, 564 (2008).</li><li>Breid, D., Crosby, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+stress+state+on+wrinkle+morphology.">Effect of stress state on wrinkle morphology.</a> Soft Matter. 7, 4490 (2011).</li><li>Mora, T., Boudaoud, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Buckling+of+swelling+gels.">Buckling of swelling gels.</a> The European Physical Journal E. 20, 119-124 (2006).</li><li>DuPont, S. J., Cates, R. S., Stroot, P. G., Toomey, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Swelling-induced+instabilities+in+microscale,+surface-confined+poly(N-isopropylacryamide)+hydrogels.">Swelling-induced instabilities in microscale, surface-confined poly(N-isopropylacryamide) hydrogels.</a> Soft Matter. 6, 3876-3882 (2010).</li><li>Dervaux, J., Couder, Y., Guedeau-Boudeville, M. -. A., Ben Amar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+Transition+in+Artificial+Tumors:+From+Smooth+Buckles+to+Singular+Creases.">Shape Transition in Artificial Tumors: From Smooth Buckles to Singular Creases.</a> Physical Review Letters. 107, 018103 (2011).</li><li>Jang, J. -. H., Koh, C. Y., Bertoldi, K., Boyce, M. C., Thomas, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+Pattern+Instability+and+Shape-Memory+Hysteresis+for+Phononic+Switching.">Combining Pattern Instability and Shape-Memory Hysteresis for Phononic Switching.</a> Nano Letters. 9, 2113-2119 (2009).</li><li>Lee, H., Zhang, J., Jiang, H., Fang, N. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prescribed+Pattern+Transformation+in+Swelling+Gel+Tubes+by+Elastic+Instability.">Prescribed Pattern Transformation in Swelling Gel Tubes by Elastic Instability.</a> Physical Review Letters. 108, 214304 (2012).</li><li>Sun, C., Fang, N., Wu, D. M., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Projection+micro-stereolithography+using+digital+micro-mirror+dynamic+mask.">Projection micro-stereolithography using digital micro-mirror dynamic mask.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 121, 113-120 (2005).</li><li>Muskin, J., Ragusa, M., Gelsthorpe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Dimensional+Printing+Using+a+Photoinitiated+Polymer.">Three-Dimensional Printing Using a Photoinitiated Polymer.</a> Journal of Chemical Education. 87, 512-514 (2010).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

في تورم هيدروجيل أنبوبي مقيدة على الركيزة والاستقرار يعتمد فقط على طن / ساعة والتواء يعتمد فقط على وضع ساعة / D 12. ملفقة أربع مجموعات من العينات (I-IV) مع مستويات مختلفة من سمك تطبيع ر / ساعة، مع المجموعة الأولى كونه سمكا ومجموعة IV كونها أكثر رشاقة. كل مجموعة تتكون من أربع عينات (من الأول إلى الرابع) مع مستويات مختلفة من الارتفاع تطبيع ح / D، مع العينة أن أكون أقصر والعينة الرابعة كونها أطول قامة. وتعرض أبعاد عينات ملفقة في الجدول 1. تم تصميم مجموعة الأول والثاني للبقاء مستقرة خلال تورم، في حين تم تصميم المجموعة الثالثة والرابعة لربط حزام الأمان وتحويل عند تورم. لعينات التواء، bucklinز ينبغي وضع ينخفض ​​مع ارتفاع العينة. 3A يوضح الشكل نتيجة التجريبية. كما تتنبأ النظرية، وكانت العينات في المجموعة الأولى والثانية بقيت مستقرة والتعميم على تورم، في حين عينات في المجموعة الثالثة والرابعة ذهب كل ذلك من خلال عدم الاستقرار والمرونة التوى. أيضا، عرض عينات مع نفس ح / D مماثلة وضع التواء. 3B الشكل يقارن وحظ تجريبيا وسائط التواء في العينات المجموعة الثالثة والرابعة مع التنبؤ النظري. يمكننا أن نرى أن العينات مع نفس ح / D تشكل نفس النمط بعد التواء بغض النظر عن سمك والنتائج التجريبية أن نتفق تماما مع النظرية. كيف نقدم لبناء 3D سطح المكتب بسيطة نظام الطباعة باستخدام البيانات الرقمية المتاحة تجاريا العرض. النهج المقترح يعتمد على photocuring من البوليمر ليخدعالبنية هياكل 3D، وبالتالي، يمكن أي البوليمرات photocurable تستخدم أيضا بشكل عام، بقدر ما لديه photoinitiator الامتصاصية المناسبة في نطاق الطول الموجي مرئية. لاحظ أن يتم تصميم العديد من photoinitiators المتاحة تجاريا لالأشعة فوق البنفسجية (UV) موجات، ولكن لديها photoinitiator المستخدمة هنا الامتصاصية أعلى نسبيا عند أطوال موجية أطول من 400 نانومتر. تقدم وسيلة سهلة وسريعة لصنع كائنات 3D، وسوف تجد هذه الطريقة العديد من التطبيقات في مختلف المجالات بما في ذلك مواد لينة الميكانيكا كما هو موضح هنا.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> اسم كاشف </td><td> شركة </td><td> كتالوج رقم </td><td> التعليقات (اختياري) </td></tr><tr><td> بولي (إيثيلين جليكول) diacrylate </td><td> سيغما الدريخ </td><td> 437441 </td><td> ~ 575 ميجاوات </td></tr><tr><td> بولي (إيثيلين جليكول) </td><td> سيغما الدريخ </td><td> P3015 </td><td> ~ 200 ميغاواط </td></tr><tr><td> phenylbis (2،4،6-trimethylbenzoyl) الفوسفين أكسيد </td><td> سيغما الدريخ </td><td> 511447 </td><td> الصور البادئ </td></tr><tr><td> I السودان </td><td> سيغما الدريخ </td><td> 103624 </td><td> الصور امتصاص </td></tr><tr><td> البيانات الرقمية الإسقاط </td><td> فيوسونيك </td><td> PJD6221 </td><td></td></tr><tr><td> عدسة محدبة </td><td> Thorlabs </td><td> LA1145 </td><td> F = 75،0 مم </td></tr><tr><td> MIRRأو </td><td></td><td></td><td> 4 رقاقة السيليكون &quot; </td></tr><tr><td> دليل المرحلة </td><td> Velmex </td><td> A2506DE-S2.5 </td><td></td></tr></tbody></table>

micro 3d printing using a digital projector and its application in the study of soft materials mechanics

التواء هو موضوع الكلاسيكية في الميكانيكا. بينما منذ فترة طويلة التواء درس واحد من وسائط فشل هيكلية رئيسية 1، وقد وضعت في الآونة الأخيرة اهتماما جديدا كآلية للتحول نمط فريد. الطبيعة مليئة أمثلة من هذا القبيل حيث تتشكل مجموعة كبيرة من أنماط غريبة من خلال عدم الاستقرار الميكانيكية 2-5. مستوحاة من هذه الآلية أنيقة، وقد أظهرت العديد من الدراسات وإنشاء أنماط التحول من استخدام مواد لينة مثل اللدائن والهلاميات المائية 6-11. تورم المواد الهلامية ذات أهمية خاصة لأنها يمكن أن تؤدي إلى عدم الاستقرار الميكانيكية تلقائيا لإنشاء أنماط مختلفة من دون الحاجة إلى قوة خارجية 6-10. في الآونة الأخيرة، وقد أبلغنا مظاهرة من السيطرة الكاملة على نمط التواء الصغيرة النطاق باستخدام المواد الهلامية أنبوبي الإسقاط الجزئي المجسمة (PμSL)، ثلاثي الأبعاد تكنولوجيا التصنيع (3D) قادرة على تحويل بسرعة الكمبيوتر نماذج 3D ولدت أناn لكائنات المادية بدقة عالية 12،13. هنا نقدم طريقة بسيطة لبناء نظام مبسط PμSL باستخدام البيانات الرقمية المتاحة تجاريا لدراسة العرض تورم عدم الاستقرار الناجم عن التواء للتحول نمط رقابة. بنيت طابعة مكتبية بسيطة 3D باستخدام قبالة الجاهزة للاستخدام البيانات الرقمية والبروجيكتور المكونات البصرية البسيطة مثل عدسة محدبة ومرآة 14. ومن المتوقع صور مقطعية المستخرجة من نموذج 3D الصلبة على سطح الراتنج حساس في تسلسل، بلمرة الراتنج السائل إلى بنية صلبة المطلوب 3D بطريقة طبقة تلو الطبقة. حتى مع هذا التكوين بسيطة وعملية سهلة، يمكن 3D الكائنات التعسفي ملفقة بسهولة لقرار ميكرون الفرعي-100. هذه الطابعة المكتبية 3D يحمل إمكانات في دراسة ميكانيكا المواد الناعمة من خلال تقديم فرصة عظيمة لاستكشاف 3D هندستها المختلفة. نستخدم هذا النظام لFABRICAالشركة المصرية للاتصالات أنبوبي هيكل هيدروجيل شكل ذات أبعاد مختلفة. ثابتة على الجزء السفلي إلى الركيزة، وهلام أنبوبي تطور التوتر غير متجانسة خلال تورم، التي تثير عدم الاستقرار التواء. أنماط مختلفة تظهر متموجة على طول محيط الأنبوب عند الهياكل هلام الخضوع التواء. التجربة تبين أن يمكن إنشاء كفافي التواء من الوضع المرغوب في الطريقة التي تسيطر عليها. تحول نمط ثلاثة الأبعاد المواد الهلامية أنبوبي هيكلة ديه ضمنا كبيرة ليس فقط في الميكانيكا وعلم المواد، ولكن أيضا في العديد من المجالات الأخرى الناشئة مثل matamaterials الانضباطي.

<html> ويرد نظام بسيط PμSL باستخدام قبالة الجاهزة للاستخدام جهاز عرض البيانات الرقمية في الشكل 1. عدسة محدبة مع طول بؤري من 75 مم تركز شعاع الإضاءة داخل منطقة صغيرة من 2 سم من 2 سم. مما أدى إلى الطائرة الدقة البصرية حوالي 45 ميكرون. يتم تحديد القرار العمودية على مستوى دقة المرحلة الخطية. سمك طبقة من هياكل مصنوعة لهذه الدراسة هو 160 ميكرون. وبلمرة كل طبقة الإضاءة الخفيفة لمدة 8 ثوانى. ويرد هيكل 3D ممثل ملفقة من قبل النظام في الشكل 1D. هذه الأجسام تتكون من 58 طبقات من PEGDA. مستعدون للشفاء الصور PEGDA هيدروجيل. وقد تحقق يشابك منخفضة، وتورم كبير لذلك، من خلال إضافة هيدروجيل PEGDA غير يشابك PEG إلى حل سابق البلمرة. طول الحكيم نسبة تورم في هيدروجيل PEGDA الناتج هو 1.5، والتي تتطابق مع التوسع الحجمي أعلى من 300٪. <html> &gt; تم تصميم مجموعة من أنابيب هيدروجيل PEGDA وملفقة على أساس 12 نظريتنا. وضعنا عينة رأسا على عقب وضعه في حمام بالماء مغطاة بطبقة النفط على رأس كما هو موضح في الشكل 2A. اعتمادا على بارامترات الأبعاد، وأنابيب دائرية ظلت مستقرة أو إما تتحول إلى نمط متموج كما هو موضح في الشكل 2B. تم القبض على مجموعة واسعة من تورم نمط عينات مختلفة من كاميرا رقمية وعرضها في الشكل 3A. <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/4457/4457fig1.jpg" /> الشكل 1. A سطح المكتب إسقاط النظام الجزئي المجسمة (أ) التمثيل التخطيطي (ب) النظام الفعلي (ج) عن قرب نظرا لمكونات (د) هياكل 3D ممثل. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4457/4457fig1large.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدتها بشكل اكبر شخصية</a> . خيمة &quot;FO: المحافظة على together.within صفحة =&quot; دائما &quot;&gt; <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/4457/4457fig2.jpg" /> الشكل 2 (أ) الإعداد التجريبية لأنبوب هيدروجيل تورم (ب) مقيدة أنبوب هيدروجيل يتحول أنماط مختلفة. شريط مقياس يشير إلى 5 مم. <img alt="الشكل 3" src="/files/ftp_upload/4457/4457fig3.jpg" /> الشكل 3 (أ) أنماط تشكلت في تورم التجربة. المحور العمودي يشير طن / ساعة (وبالتالي الاستقرار)، والمحور الأفقي يشير ح / D (التواء بالتالي اسطة). شريط مقياس يشير إلى 5 مم. (ب) وضع التواء يعتمد فقط على ساعة / D. نتيجة التجريبية يتفق تماما مع تنبؤ النظرية. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4457/4457fig3large.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدتها بشكل اكبر شخصية</a> . <table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td colspan="2"> عينة &lt;/ STRONG&gt; </td><td> D (ميكرومتر) </td><td> ر (ميكرومتر) </td><td> ح (ميكرومتر) </td></tr><tr><td rowspan="4"> أنا </td><td> أنا </td><td> 9300 ± 420 </td><td> 760 ± 40 </td><td> 840 ± 40 </td></tr><tr><td> الثاني </td><td> 9700 ± 420 </td><td> 1040 ± 40 </td><td> 1060 ± 40 </td></tr><tr><td> الثالث </td><td> 9700 ± 420 </td><td> 1210 ± 40 </td><td> 1340 ± 40 </td></tr><tr><td> الرابع </td><td> 9700 ± 420 </td><td> 1660 ± 40 </td><td> 1680 ± 40 </td></tr><tr><td rowspan="4"> II </td><td> أنا </td><td> 9000 ± 420 </td><td> 480 ± 40 </td><td> 880 ± 40 </td></tr><tr><td> الثاني </td><td> 9000 ± 420 </td><tد&gt; 660 ± 40 </td><td> 1060 ± 40 </td></tr><tr><td> الثالث </td><td> 9500 ± 420 </td><td> 740 ± 40 </td><td> 1350 ± 40 </td></tr><tr><td> الرابع </td><td> 9200 ± 420 </td><td> 970 ± 40 </td><td> 1650 ± 40 </td></tr><tr><td rowspan="4"> III </td><td> أنا </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 160 ± 40 </td><td> 790 ± 40 </td></tr><tr><td> الثاني </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 300 ± 40 </td><td> 1020 ± 40 </td></tr><tr><td> الثالث </td><td> 9100 ± 420 </td><td> 380 ± 40 </td><td> 1330 ± 40 </td></tr><tr><td> الرابع </td><td> 9000 ± 420 </td><td> 490 ± 40 </td><td> 1630 ± 40 </td></tr><tr><td rowspan="4"> IV </td><td> أنا </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 140 ± 40 </td><td> 780 ± 40 </td></tr><tr><td> الثاني </td><td> 8800 ± 420 </td><td> 190 ± 40 </td><td> 1010 ± 40 </td></tr><tr><td> الثالث </td><td> 9300 ± 420 </td><td> 230 ± 40 </td><td> 1340 ± 40 </td></tr><tr><td> الرابع </td><td> 8900 ± 420 </td><td> 290 ± 40 </td><td> 1650 ± 40 </td></tr></tbody></table> أبعاد الجدول نموذج 1. قياسها من خلال المجهر الضوئي. أخطاء تشير إلى الارتياب في القياس.

Watch this Scientific Journal Video about Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics at JoVE.com

Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics

علينا أن نبرهن للرقابة تحول نمط أنابيب هلام تورم عدم الاستقرار المرنة. بنيت إسقاط الجزئي بسيطة ستيريو الطباعة الحجرية باستخدام الإعداد قبالة الجاهزة للاستخدام جهاز عرض البيانات الرقمية الى افتعال هياكل ثلاثية الأبعاد البوليمرية بطريقة طبقة تلو الطبقة. تورم هيدروجيل أنابيب تحت القيد الميكانيكية عرض مختلف وسائط كفافي التواء اعتمادا على البعد.

الصغرى 3D الطباعة باستخدام جهاز عرض رقمي وتطبيقاتها في دراسة ميكانيكا مواد لينة

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new ...

micro-3d-printing-using-digital-projector-its-application-study-soft

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Equilibrium and Elasticity

SCIENTISTS IN ACTION

25.2K Views.  Massachusetts Institute of Technology. علينا أن نبرهن للرقابة تحول نمط أنابيب هلام تورم عدم الاستقرار المرنة. بنيت إسقاط الجزئي بسيطة ستيريو الطباعة الحجرية باستخدام الإعداد قبالة الجاهزة للاستخدام جهاز عرض البيانات الرقمية الى افتعال هياكل ثلاثية الأبعاد البوليمرية بطريقة طبقة تلو الطبقة. تورم ه?...

Video: Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and non-destructively reveals the hydrogen density distribution at surfaces, at interfaces, and in the volume of solid materials with high depth resolution. The technique applies a 15N ion beam of 6.385 MeV provided by an electrostatic accelerator and specifically detects the 1H isotope in depths up to about 2 &#956;m from the target surface. Surface H coverages are measured with a sensitivity in the order of ~1013 cm-2 (~1% of a typical atomic monolayer density) and H volume concentrations with a detection limit of ~1018 cm-3 (~100 at. ppm). The near-surface depth resolution is 2-5 nm for surface-normal 15N ion incidence onto the target and can be enhanced to values below 1 nm for very flat targets by adopting a surface-grazing incidence geometry. The method is versatile and readily applied to any high vacuum compatible homogeneous material with a smooth surface (no pores). Electrically conductive targets usually tolerate the ion beam irradiation with negligible degradation. Hydrogen quantitation and correct depth analysis require knowledge of the elementary composition (besides hydrogen) and mass density of the target material. Especially in combination with ultra-high vacuum methods for in-situ target preparation and characterization, 1H(15N,&#945;&#947;)12C NRA is ideally suited for hydrogen analysis at atomically controlled surfaces and nanostructured interfaces. We exemplarily demonstrate here the application of 15N NRA at the MALT Tandem accelerator facility of the University of Tokyo to (1) quantitatively measure the surface coverage and the bulk concentration of hydrogen in the near-surface region of a H2 exposed Pd(110) single crystal, and (2) to determine the depth location and layer density of hydrogen near the interfaces of thin SiO2 films on Si(100).

We illustrate the application of 1H(15N,&#945;&#947;)12C resonant nuclear reaction analysis (NRA) to quantitatively evaluate the density of hydrogen atoms on the surface, in the volume, and at an interfacial layer of solid materials. The near-surface hydrogen depth profiling of a Pd(110) single crystal and of SiO2/Si(100) stacks is described.

الكمي لتركيز الهيدروجين في المياه السطحية واجهة الطبقات والمواد السائبة من خلال التنميط العمق مع تحليل التفاعلات النووية

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes

During impregnation of a fibrous reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes, capillary effects have to be understood in order to identify their influence on void formation in composite parts. Wicking in a fibrous medium described by the Washburn equation was considered equivalent to a flow under the effect of capillary pressure according to the Darcy law. Experimental tests for the characterization of wicking were conducted with both carbon and flax fiber reinforcement. Quasi-unidirectional fabrics were then tested by means of a tensiometer to determine the morphological and wetting parameters along the fiber direction. The procedure was shown to be promising when the morphology of the fabric is unchanged during capillary wicking. In the case of carbon fabrics, the capillary pressure can be calculated. Flax fibers are sensitive to moisture sorption and swell in water. This phenomenon has to be taken into account to assess the wetting parameters. In order to make fibers less sensitive to water sorption, a thermal treatment was carried out on flax reinforcements. This treatment enhances fiber morphological stability and prevents swelling in water. It was shown that treated fabrics have a linear wicking trend similar to those found in carbon fabrics, allowing for the determination of capillary pressure.

An experimental method to measure geometrical parameters and the apparent advancing contact angles describing capillary wicking in unidirectional synthetic and natural fabrics is proposed. These parameters are mandatory for the determination of the capillary pressures that must be taken into account for liquid composite molding (LCM) applications.

فتل اختبارات أحادي الاتجاه الأقمشة: قياسات شعرية معلمات لتقييم الضغط شعري في العمليات السائل المركب صب

During impregnation of a fibrous reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes, capillary effects have to be understood in order to identify ...

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the manifold requirements during processing and application of such complex fluids. In this investigation, measuring protocols for a conclusive assessment of different process relevant rheological parameters have been evaluated. This includes the determination of yield stress, viscosity, wall slip velocity, structural recovery after large deformation and elongation at break as well as tensile force during filament stretching.
The importance of concomitant video recordings during parallel-plate rotational rheometry for a significant determination of rheological quantities is demonstrated. The deformation profile and flow field at the sample edge can be determined using appropriate markers. Thus, measurement parameter settings and plate roughness values can be identified for which yield stress and viscosity measurements are possible. Slip velocity can be measured directly and measuring conditions at which plug flow, shear banding or sample spillover occur can be identified clearly. 
Video recordings further confirm that the change in shear moduli observed during three stage oscillatory shear tests with small deformation amplitude in stage I and III but large oscillation amplitude in stage II can be directly attributed to structural break down and recovery. For the pastes investigated here, the degree of irreversible, shear-induced structural change increases with increasing deformation amplitude in stage II until a saturation is reached at deformations corresponding to the crossover of G' and G'', but the irreversible damage is independent of the duration of large amplitude shear. 
A capillary breakup elongational rheometer and a tensile tester have been used to characterize deformation and breakup behavior of highly filled pastes in uniaxial elongation. Significant differences were observed in all experiments described above for two commercial screen-printing silver pastes used for front side metallization of Si-solar cells.

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &amp;#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A protocol for a robust and application relevant rheological characterization of highly concentrated suspensions is presented. Silver pastes used for screen-printing application in solar cell production are employed as model systems.

التحديات في الريولوجية توصيف المعلقات عالية التركيز - دراسة حالة ل-طباعة الشاشة الفضية المعاجين

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection molding inserts with micro surface features. The Soft Tooling inserts are manufactured by Digital Light Processing (vat photo polymerization) using a photopolymer that can withstand relatively high temperaturea. The part manufactured here has four tines with an angle of 60&#176;. Micro pillars (&#216;200 &#181;m, aspect ratio of 1) are arranged on the surfaces by two rows. Polyethylene (PE) injection molding with the soft tooling inserts is used to fabricate the final parts. This method demonstrates that it is feasible to obtain injection-molded parts with microstructures on complex geometry by additive manufactured inserts. The machining time and cost is reduced significantly compared to conventional tooling processes based on computer numerical control (CNC) machining. The dimensions of the micro features are influenced by the applied additive manufacturing process. The lifetime of the inserts determines that this process is more suitable for pilot production. The precision of the inserts production is limited by the additive manufacturing process as well.

A protocol for fabricating injection molding inserts for complex geometry with micro features on surfaces employing Additive Manufacturing (AM) is presented.

سلسلة عملية أدوات ناعمة لحقن صب عنصر ثلاثي الأبعاد مع مايكرو الركائز

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection ...

Studying Large Amplitude Oscillatory Shear Response of Soft Materials

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl sulfoxide (DMSO) and xanthan gum in water &#8212; two concentrated polymer solutions used as viscosifiers in foods, enhanced oil recovery, and soil remediation. Understanding the nonlinear rheological behavior of soft materials is important in the design and controlled manufacturing of many consumer products. It is shown how the response to LAOS of these polymer solutions can be interpreted in terms of a clear transition from linear viscoelasticity to viscoplastic deformation and back again during a period. The LAOS results are analyzed via the fully quantitative Sequence of Physical Processes (SPP) technique, using free MATLAB-based software. A detailed protocol of performing a LAOS measurement with a commercial rheometer, analyzing nonlinear stress responses with the freeware, and interpreting physical processes under LAOS is presented. It is further shown that, within the SPP framework, a LAOS response contains information regarding the linear viscoelasticity, the transient flow curves, and the critical strain responsible for the onset of nonlinearity.

We present a detailed protocol outlining how to perform nonlinear oscillatory shear rheology on soft materials, and how to run the SPP-LAOS analysis to understand the responses as a sequence of physical processes.

دراسة استجابة متذبذبة القص السعة الكبيرة من مواد لينة

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl ...

Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of an optical imaging device are greatly affected by the performance characteristics of its components, the test environment, and the operations. Therefore, it is necessary to calibrate these devices by traceable phantom standards. However, most of the currently available phantoms are homogeneous phantoms that cannot simulate multimodal and dynamic characteristics of biological tissue. Here, we show the fabrication of heterogeneous tissue-simulating phantoms using a production line integrating a spin coating module, a polyjet module, a fused deposition modeling (FDM) module, and an automatic control framework. The structural information and the optical parameters of a &#34;digital optical phantom&#34; are defined in a prototype file, imported to the production line, and fabricated layer-by-layer with sequential switch between different printing modalities. Technical capability of such a production line is exemplified by the automatic printing of skin-simulating phantoms that comprise the epidermis, dermis, subcutaneous tissue, and an embedded tumor.

Spin coating, polyjet printing, and fused deposition modeling are integrated to produce multilayered heterogeneous phantoms that simulate structural and functional properties of biological tissue.

الطباعة المتعددة الوسائط 3D من الأشباح لمحاكاة الانسجه البيولوجية

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of ...

In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

Resistive switching crossbar architecture is highly desired in the field of digital memories due to low cost and high-density benefits. Different materials show variability in resistive switching properties due to the intrinsic nature of the material used, leading to discrepancies in the field because of underlying operation mechanisms. This highlights a need for a reliable technique to understand mechanisms using nanostructural observations. This protocol explains a detailed process and methodology of in&#160;situ nanostructural analysis as a result of electrical biasing using transmission electron microscopy (TEM). It provides visual and reliable evidence of underlying nanostructural changes in real time memory operations. Also included is the methodology of fabrication and electrical characterizations for asymmetric crossbar structures incorporating amorphous vanadium oxide. The protocol explained here for vanadium oxide films can be easily extended to any other materials in a metal-dielectric-metal sandwiched structure. Resistive switching crossbars are predicted to serve the programmable logic and neuromorphic circuits for next-generation memory devices, given the understanding of the operation mechanisms. This protocol reveals the switching mechanism in a reliable, timely, and cost-effective way in any type of resistive switching materials, and thereby predicts the device&#39;s applicability.

In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

Presented here is a protocol for analyzing nanostructural changes during in&#160;situ biasing with transmission electron microscopy (TEM) for a stacked metal-insulator-metal structure. It has significant applications in resistive switching crossbars for the next generation of programmable logic circuits and neuromimicking hardware, to reveal their underlying operation mechanisms and practical applicability.

في الموقع الإرسال المجهري الإلكتروني مع التحيز وتصنيع العارضة غير المتماثلة على أساس مختلط على مراحل A-VOx

Resistive switching crossbar architecture is highly desired in the field of digital memories due to low cost and high-density benefits. Different ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament fabrication (FFF) is an inexpensive method used most frequently by consumers. Studies with 3D printers have shown that during the printing process particulate and volatile substances are released. Handheld 3D printing pens also use the FFF method but the consumer&#8217;s proximity to the 3D pens gives reason to higher exposure compared to a 3D printer. At the same time, 3D printing pens are often marketed for children who could be more sensitive to the printing emission. The aim of this study was to implement a low cost method to analyze the emissions of 3D printing pens. Polylactide (PLA) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) filaments of different colors were tested. In addition, filaments containing metal and carbon nanotubes (CNTs) were analyzed. An 18.5 L chamber and sampling close to the emission source was used to characterize emissions and concentrations near the breathing zone of the user.
Particle emissions and particle size distributions were measured and the potential release of metal particles and CNTs investigated. Particle number concentrations were found in a range of 105 - 106 particles/cm3, which is comparable to previous reports from 3D printers. Transmission electron microscopy (TEM) analysis showed nanoparticles of the different thermoplastic materials as well as of metal particles and CNTs. High contents of metal were observed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).
These results call for a cautious use of 3D pens due to potential risk to the consumers.

This protocol presents a method to analyze the emission of 3D printing pens. Particle concentration and particle size distribution of the released particle is measured. Released particles are further analyzed with transmission electron microscopy (TEM). Metal content in filaments is quantified by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).

الطباعة ثلاثية الأبعاد - تقييم انبعاثات الجسيمات من قلم الطباعة ثلاثية الأبعاد

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Pneumatically Driven Microfluidic Platform for Micro-Particle Concentration

The present article introduces a method for fabricating and operating a pneumatic valve to control particle concentration using a microfluidic platform. This platform has a three-dimensional (3D) network with curved fluid channels and three pneumatic valves, which create networks, channels, and spaces through duplex replication with polydimethylsiloxane (PDMS). The device operates based on the transient response of a fluid flow rate controlled by a pneumatic valve in the following order: (1) sample loading, (2) sample blocking, (3) sample concentration, and (4) sample release. The particles are blocked by thin diaphragm layer deformation of the sieve valve (Vs) plate and accumulate in the curved microfluidic channel. The working fluid is discharged by the actuation of two on/off valves. As a result of the operation, all particles of various magnifications were successfully intercepted and disengaged. When this technology is applied, the operating pressure, the time required for concentration, and the concentration rate may vary depending on the device dimensions and particle size magnification.

The present protocol describes a pneumatic microfluidic platform that can be used for efficient microparticle concentration.

منصة الموائع الدقيقة التي تعمل بالهواء المضغوط لتركيز الجسيمات الدقيقة

The present article introduces a method for fabricating and operating a pneumatic valve to control particle concentration using a microfluidic platform. ...

Microfluidic Acoustophoresis for Flowthrough Separation of Gram-Negative Bacteria using Aptamer Affinity Beads

This article describes the fabrication and operation of microfluidic acoustophoretic chips using a microfluidic acoustophoresis technique and aptamer-modified microbeads that can be used for the fast, efficient isolation of Gram-negative bacteria from a medium. This method enhances the separation efficiency using a mix of long, square microchannels. In this system, the sample and buffer are injected into the inlet port through a flow controller. For bead centering and sample separation, AC power is applied to the piezoelectric transducer via a function generator with a power amplifier to generate acoustic radiation force in the microchannel. There is a bifurcated channel at both the inlet and outlet, enabling simultaneous separation, purification, and concentration. The device has a recovery rate of &gt;98% and purity of 97.8% up to a 10x dose concentration. This study has demonstrated a recovery rate and purity higher than the existing methods for separating bacteria, suggesting that the device can separate bacteria efficiently.

This paper describesthe fabrication and operation of microfluidic acoustophoretic chips using the microfluidic acoustophoresis technique and aptamer-modified microbeads that can be used for fast, efficient isolation of Gram-negative bacteria from a medium.