Die Autoren danken für die finanzielle Unterstützung von FQRNT (Le Québécois Fonds de la Recherche sur la Nature et les Technologies). Die Autoren möchten die Beratung Unterstützung von Prof. Martin Levesque, Prof. Dr. Ali El Meine Khakani und Dr. Brahim Aissa danken.

1. Herstellung von 3D-Mikrofluid-Networks <ol><li> Schmelzen Sie die flüchtige Tinte bei 80 ° C und laden Sie es in ein 3-ml-Spritze Barrel. Hinweis: Das flüchtige Tinte ist eine binäre Mischung aus einem mikrokristallinen Wachs und Vaseline mit einem Gewichtsverhältnis von 40:60. </li><li> Wähle eine Abscheidung Düse in Abhängigkeit vom gewünschten Drahtdurchmesser (z. B. Innendurchmesser (ID) = 150 &amp;mgr; m). </li><li> Installieren der Düse an dem Spritzenzylinder, die das Tintenmaterial und montieren diese auf den Spritzenhalter des Abgaberoboter. </li><li> Eine Excel-Programm, um die Bewegungsbahn des Abgaberoboter für die Herstellung des gewünschten 3D-Gerüststruktur zu entwerfen. Anmerkung: Die Gesamtabmessungen des 3D-Farbstruktur und Abstand Filamente in einer gegebenen Schicht kann einfach programmiert werden, in diesem Fall sind die Abmessungen von 60 mm Länge, 7,5 mm Breite und 1,7 mm Dicke mit 0,25 mm horizontale Abstand zwischen den einzelnen Filaments. </li><li&gt; Stellen Sie den Abscheidungsdruck am Druckregler und dem Roboter Abgabegeschwindigkeit. Hinweis: Das flüchtige Tintenfadendurchmesser variiert je nach Düsendurchmesser, Ablagerungsdruck, Tintenviskosität und Abgabegeschwindigkeit. Hier ist der Faserdurchmesser ~ 150 &amp;mgr; m für eine Abscheidungsgeschwindigkeit von 4,7 mm / sec bei einem Extrusionsdruck von 1,9 MPa. </li><li> Beginnen die Herstellung der microscaffold mit der Abscheidung der Tinte auf der Basis Filamente auf einer Epoxidharz-Substrat, das ein 2D-Musters (2a) führt. </li><li> Hinterlegung der nachfolgenden Schichten durch aufeinanderfolgendes Inkrementieren der z-Position der Abgabedüse um einen Betrag, der gleich dem Durchmesser der Filamente (Abbildung 2b). Hinweis: Selbst-unterstützt 3D-Strukturen mit anderen Geometrien und vielen Schichten (zB ein paar hundert Schichten) gebaut werden konnte. </li><li> Man vermischt die beiden Teile Epoxy (dh das Harz und der Härter) für die Verkapselung verwendet und entgast epoxy Mischung unter Vakuum für eine bestimmte Zeit (hier: 0,15 bar für 30 min), um die Blasen während des Mischens der Komponenten Epoxidharz eingeschlossen zu entfernen. Hinweis: Die Entgasung Zeit kann mit der Gelierzeit des Epoxy-Mischung variieren. Für ein anderes Epoxy-System, kann die erforderliche Entgasung kürzer oder länger sein. </li><li> Legen Sie das Epoxidharz in ein 3 ml Spritzenzylinder mit einer Fluidabgabevorrichtung durch Anlegen eines Unterdrucks und dann Halterung eine feine Düse (z. B. ID = 0,51 mm) in den Spritzenzylinder. </li><li> Ort Tropfen Epoxidharz über die geneigte Gerüststruktur an ihrem oberen Ende mit der gleichen Fluidspender montiert Düse, um das Risiko von Blasenfallen im Epoxydverkapselung minimieren. Hinweis: Die Epoxy in die leeren Räume zwischen den Filamenten, durch Schwerkraft und Kapillarkräfte angetrieben fließt dann. </li><li> Continue, Tropfen Epoxidharz über das Gerüst, bis der leere Raum zwischen den Gerüstfäden vollständig gefüllt ist. </li><li> Lassen Sie die Verkapselung von epoxy Vorhärtung bei Raumtemperatur für 24 h und dann die Struktur in einem Ofen für eine Nachhärtung bei 60 º C (Fig. 2c). Hinweis: Eine andere Härtungsschritt kann für einen anderen Epoxy-System angewendet werden. </li><li> Schneiden Sie die überschüssige Teile Epoxidharz mit einem Präzisions-Säge nach vollständiger Aushärtung. </li><li> Bohren Sie zwei Löcher an zwei Enden der Struktur und legen Sie zwei Kunststoffrohre. </li><li> Entfernen Sie die flüchtige Farbe von der Struktur wie folgt: <ol><li> Lege die Proben in einem Ofen bei 90 ° C für 30 min zur Verflüssigung der Tinte (Fig. 2d). </li><li> Kurz nach der Entnahme der Proben aus dem Ofen, wäscht den Kanalnetzwerk mit dem Ansaugen von heißem destilliertem Wasser durch die Rohre zu den geöffneten Kanäle für 5 min, gefolgt von Hexan für weitere 5 min befestigt. Hinweis: Die Tintenentfernung ergibt einen verbundenen 3D mikrofluidischen Netzwerk (Fig. 5). Post-Reinigung der Netzwerke mit Hexan durchgeführt, um die Möglichkeit zu entfernenBLE Rückstände der Druckfarbe von den Kanalwänden. </li></ol></li></ol> 2. Nanokomposit-Vorbereitung Hinweis: Die Nanocomposites werden durch Mischen eines Dual-Cure-(Ultraviolett / wärmehärtbaren) wärmehärtbares Harz entweder ein Epoxidharz oder ein Harz auf Urethanbasis und Nanofüllstoffe (hier einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren) bei unterschiedlichen Beladungen hergestellt. <ol><li> Hinzufügen der gewünschten Menge an Nanoröhren zu einer Lösung von 0,1 mM eines Tensids (Zink-Protoporphyrin IX) entweder in Aceton oder Dichlormethan, 14 (Fig. 6). Anmerkung: Hier wurden 150 mg von CNTs zu der Lösung (~ 50 ml), um ein Nanokomposit mit einer endgültigen Konzentration von 0,5 Nanoröhre Gew.% herzustellen. Es sollte auch erwähnt werden, dass die Verwendung von hochsiedenden Lösungsmitteln wie DMF sollte aufgrund einer möglichen thermischen Härtung der UV-Epoxid in dieser Studie bei Temperaturen über 60 ° C während der Lösungsmittelverdampfung verwendet werden, vermieden. </li><li> Beschallen SUspension in einem Ultraschallbad für 30 min, um die Nanoröhren-Aggregate (6) debundle. Anmerkung: Zusätzliche Maßnahmen wie Filtration oder Ultrazentrifugation der Nanoröhre Lösung sollte, um die verbleibenden großen Clustern vor dem Mischen mit dem Harz zu entfernen. </li><li> Mischen des Harzes (entweder Epoxid-oder Urethan) mit der Nanotube-Suspension über einen Magnetrührstab Heizplatte bei einer Temperatur etwas unterhalb der Siedetemperatur Lösungsmittel (z. B. 50 ° C für Aceton-Lösung) für 4 Stunden. </li><li> Platzieren der Mischung in dem Nanokomposit Ultraschallbad und gleichzeitig die Anwendung der Beschallung und Erwärmen (40-50 ° C) für 1 h (Fig. 6). </li><li> Lassen Sie das restliche Lösungsmittel durch Erhitzen verdampft das Nanokomposit bei 30 ° C für 12 h und dann bei 50 ° C für 24 Stunden unter Vakuum (~ 0,1 bar). </li><li> Scherung mischen die Nanokomposit-Materialien, indem sie durch einen kleinen Spalt zwischen den Walzen in einem Drei-Walzenmischwerk in order zu großen Aggregaten zu brechen Nanoröhrchen (Abbildung 6). Halten Sie einen Teil der Nanokomposit vor der Drei-Walzen-Misch für die Baseline-Vergleich. </li><li> Stellen Sie die Dreiwalzenmischparameter (dh Lücken und Drehgeschwindigkeit). Anmerkung: Hier wird eine konstante Geschwindigkeit von 250 UpM für das Rollwalze verwendet wird. 5 Durchgängen bei 25 &amp;mgr; m, 5 Durchgänge bei 10 &amp;mgr; m und 10 tritt bei 5 uM: jedoch sind die Abstände zwischen den Walzen in dreistufige Verarbeitung wie folgt reduziert. </li><li> Entgast endgültige Mischung unter einem Vakuum von etwa 0,1 bar für 24 h mit einem Exsikkator, die Luftblasen während des Mischens eingeschlossene entfernen. </li></ol> 3. Nanokomposit-Infiltration (Injektion) <ol><li> Laden der Nanokomposite in Abschnitt 2 hergestellt, in ein 3 ml-Spritzenkörper mit der Fluidabgabevorrichtung durch Anlegen eines Unterdrucks. </li><li> Legen Sie eine feine Düse (zB ID = 0,51 mm), die in der Kunststoffrohre, um die geöffneten Kanäle (zur gleichen Rohre befestigt passtfür die Farbentfernung) und montieren sie in den Spritzenzylinder mit den Nanoverbundmaterialien. </li><li> Stellen Sie den gewünschten Druck (dh Druck) auf der Druckspender. Hinweis: Hier wird der Nanokomposit-Einspritzdruck von 400 kPa. Hinweis: Ein Vakuum (dh negativer Druck) kann an das andere Ende (dh Ausgangsseite), die an das Netzwerk Füllung unterstützen. Sobald der Druck aufgebracht wird, die Mikrofluid-Netzwerk, in Protokoll Nr. 1 gebaut, wird von Nanokomposit-Suspension, die das Netzwerk durch die Kunststoffrohre tritt gefüllt. </li><li> Kurz nach der Injektion freizulegen Nanokomposit-gefüllten Verbundträger nach UV-Belichtung einer UV-Lampe für 30 Minuten für das Vorhärten. Anmerkung: Diese Vorhärtung Betrieb wird angenommen, dass die Wirkung der Brownschen Bewegung auf der CNTs mögliche Ausrichtung zu reduzieren. Es verringert auch die Wärmeschrumpf (Fig. 7) </li><li> Post-heilen die hergestellten Balken in den Ofenauf, im Falle von UV-Epoxy, 80 ° C für 1 h, gefolgt von 130 ° C noch 1 h (Fig. 7). </li><li> Schneiden Sie die überschüssige Epoxy Teile mit einer Säge und dann polieren die Strahlen auf die gewünschten Abmessungen (hier ca. 60 mm in der Länge, ~ 6,8 mm in der Breite und ca. 1,6 mm in der Dicke der Träger wurden zur Vereinfachung der mechanischen Charakterisierung) gemessen. </li></ol>

<ol>
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W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+of+melt+spun+polyamide-12+fibres+reinforced+with+carbon+nanotubes+and+nanofibres.">A comparative study of melt spun polyamide-12 fibres reinforced with carbon nanotubes and nanofibres.</a> Polymer. 45 (6), 2001-2015 (2004).</li><li>Therriault, D., Shepherd, R. F., White, S. R., Lewis, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fugitive+inks+for+direct-write+assembly+of+three-dimensional+microvascular+networks.">Fugitive inks for direct-write assembly of three-dimensional microvascular networks.</a> Adv. Mater. 17 (4), 395-399 (2005).</li><li>Therriault, D., White, S. R., Lewis, J. 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D., Dalir, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-infiltration+of+three-dimensional+porous+networks+with+carbon+nanotube-based+nanocomposite+for+material+design.">Micro-infiltration of three-dimensional porous networks with carbon nanotube-based nanocomposite for material design.</a> Comp. A. Appl. Sci. Manufact. 42 (12), 1910-1919 (2011).</li><li>Farahani, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manufacturing+composite+beams+reinforced+with+three-dimensionally+patterned-oriented+carbon+nanotubes+through+microfluidic+infiltration.">Manufacturing composite beams reinforced with three-dimensionally patterned-oriented carbon nanotubes through microfluidic infiltration.</a> Mater. Design. 41 (5), 214-225 (2012).</li><li>Volder, M. D., Tawfick, S. H., Copic, D., Hart, 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=Hydrogel-driven+carbon+nanotube+microtransducers.">Hydrogel-driven carbon nanotube microtransducers.</a> Soft Matter. 7 (21), 9844-9847 (2011).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die hier vorgestellte experimentelle Verfahren ist eine neue und flexible Herstellungsverfahren, um mechanische Leistung von Materialien auf Polymerbasis für die Materialdesignzwecke zuzuschneiden. Mit dieser Methode konnten die gewünschten Eigenschaften auf der Basis der richtigen Auswahl der Komponenten (dh infiltriert Materialien und Hauptmatrix) sowie Engineering der Verbundstrukturen erreicht werden. Zuerst wird das Verfahren ermöglicht die Herstellung aus einem einzigen Material, aus verschiedenen duroplastischen Polymeren, die eine einzigartige temperaturabhängigen Funktion, die anders als die von den Komponenten-Bulks 15 ist. Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens gegenüber anderen Nanokomposit-Herstellungstechniken, mit denen die Nanofüllstoffe sind gleichmäßig über ganze Matrix verteilt ist die Möglichkeit, räumlich legen die Verstärkungen an gewünschten Stellen in dieser 3D verstärkten Verbundträgern. Aufgrund dieser Positionierung Fähigkeit, eine geringere Menge von möglicherweise teuer nanoFüllstoffe benötigt, um eine bestimmte mechanische Leistung 13 zu erhalten. Da das Verstärkungsmuster gehorcht der ursprünglichen Gleich Schreiben der Tinten Gerüst wird Abstand der Filamente in einer gegebenen Schicht um etwa das Zehnfache des Durchmessers Tintenfäden aufgrund der viskoelastischen Eigenschaften des flüchtigen Tinte beschränkt. Auf der anderen Seite kann ein kleiner Abstand Strömung der Flüssigkeit während des Epoxy Epoxydverkapselung Schritt begrenzen. Darüber hinaus sollte der Durchmesser Tinten Filament groß genug für leichten Herstellung (z. B. Extrusion hochviskoser Tinte) und nachfolgenden Fertigungsschritten, wie Nanokomposit Infiltration in die Mikrofluidik-Netze sein (z. B. über 50 um). Ein weiteres Potential des vorliegenden Verfahrens kann die Fähigkeit der Ausrichtung der einzelnen CNTs oder andere Nanofüllstoffe in Strömungsrichtung unter Scherströmung 16 von Nanokomposit-Infiltration bei höheren Geschwindigkeiten / Drücke, wenn die Nanofüllstoffe sind gutWährend des Mischprozesses Nanokomposit-dispergiert. Jedoch könnte ein hoher Grad der Ausrichtung nur bei sehr hohen Infiltrationsdrücke (aufgrund ihrer geringen Kanaldurchmesser), die Lufteinschlüsse in dem Netzwerk während der Infiltration führen können erreicht werden. Repräsentative optische Bilder in Abbildung 6 zeigen die durch die in Protokoll Nr. 2 präsentiert Mischverfahren (zwei Bilder an der Unterseite der Figur) vorbereitet Nanokomposite. Die beobachteten dunklen Flecken sind gedacht, um Nanoröhren-Aggregate sein. Für die ultraschall Nanokomposit, die Mikron Aggregate mit einem Durchmesser von bis zu ca. 7 &amp;mgr; m vorhanden sind, während eine drastische Veränderung der Größe der Zuschlagstoffe (mit einem Mittelwert von ~ 1 &amp;mgr; m) für den Schermisch Nanokomposit beobachtet. Da die Nanofüller Dispersion wirkt sich auf die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der hergestellten 3D-Nanocomposite-Balken, sollte eine verbesserte Verteilung erreicht werden, um den vollen Vorteil der 3D-Positionierung von nan nehmenofillers unter Verwendung der vorliegenden Herstellungstechnik. Daher wird eine weitere Untersuchung erforderlich systematisch zu untersuchen, die Dispersionszustände der Nanoröhren und die Verwendung anderer Nanofüllstoffe, die leichter in das Epoxidharz-Matrix dispergiert werden können. Die vorliegende Herstellungstechnik könnte das Design von funktionalen 3D-Nanokomposit-Produkte für mikrotechnische Anwendung 17 zu ermöglichen. Die Technik ist nicht auf die in dieser Studie verwendeten Materialien beschränkt. Daher kann die Anwendung dieser Technik durch die Verwendung von anderen duroplastischen Materialien und Nano verlängert werden. Unter mehreren Anwendungen kann der Strukturüberwachung, Schwingungsdämpfung und Mikroelektronik-Produkte genannt werden.

Polymer-Nanocomposites mit Nanomaterialien, insbesondere Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) in die Polymermatrix eingearbeitet sind mit multifunktionalen Eigenschaften ein für potentielle Anwendungen wie strukturelle Verbundwerkstoffe 2, 3 mikroelektromechanische Systeme (z. B. Mikro) und intelligente Polymere 4. Mehrere Bearbeitungsschritte einschließlich CNT Behandlung und Nanokomposit-Mischverfahren erforderlich sein, um wünschenswerter zerstreuen CNTs in die Matrix werden. Da das Seitenverhältnis der CNTs &#39;, deren Dispersionszustand und Oberflächenbehandlung beeinflussen vor allem die elektrische und mechanische Leistung, kann das Nanokomposit Verarbeitungsverfahren je nach gewünschten Eigenschaften für eine gezielte Anwendung 5 variieren. Außerdem für bestimmte Beladungszuständen Ausrichten CNTs entlang einer gewünschten Richtung und die Verstärkungen an den gewünschten Stellen positioniert ermöglichen eine weitere Verbesserung der mechanischen und / oder elektrischen Eigenschaften dieser nanocomposites. Einige Techniken, wie Scherströmung 6-7 und elektromagnetische Felder 8 verwendet worden, um die CNTs entlang einer gewünschten Richtung in einer Polymer-Matrix auszurichten. Darüber hinaus CNT Orientierung durch Dimensionszwangs induziert, und zwar in einer Dimension (1D) und zweidimensionale (2D), hat bei der Verarbeitung beobachtet / Umformen von Nanokomposit-Materialien 9-11. Jedoch werden neue Fortschritte in den Herstellungsverfahren immer noch erforderlich, um eine ausreichende Kontrolle der dreidimensionalen (3D)-Orientierung und / oder Positionierung der Nanoröhren-Bewehrung während der Herstellung eines Produkts zur optimalen Bedingungen zu ermöglichen. In diesem Papier präsentieren wir ein Protokoll für die Herstellung von 3D-verstärkten Verbundträger gerichtet und über lokalisierte Infiltration eines 3D mikrofluidischen Netzwerk mit Nanokomposit-Polymersuspensionen (Abbildung 1). Zunächst wird die Herstellung eines 3D verbunden mikrofluidischenNetzwerk gezeigt, die die Direktschreib Herstellung der flüchtigen Tintenfäden 12-13 von Epoxid-Substrate (2a und 2b), gefolgt von Epoxydverkapselung (Fig. 2c) und die Opferfarbenentfernung (2d) umfasst. Die Direktschreibverfahren besteht aus einer computergesteuerten Roboter, der einen Fluidabgabevorrichtung entlang der x-, y-und z-Achse (Fig. 3) bewegt. Diese Technik bietet eine schnelle und flexible Möglichkeit, 3D-Mikrovorrichtungen für photonische, MEMS-und Biotechnologie-Anwendungen (Abbildung 4) herzustellen. Dann wird das Nanokomposit-Herstellung gezeigt, zusammen mit ihrer Infiltration (oder Injektion) in das poröse Netzwerk unter verschiedenen kontrollierten und konstanten Druck zu 3D-verstärkte Verbundwerkstoffe herzustellen Multiskalen (Fig. 2e und 2f). Schließlich sind einige repräsentative Ergebnisse zusammen mit ihren möglichen Anwendungen dargestellt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="604">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Dispensing Robot</td>
			<td style="width:160px;">I &#38; J Fisnar</td>
			<td style="width:136px;">I &#38; J2200-4</td>
			<td style="width:147px;">-</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:163px;">Robot software</td>
			<td style="width:160px;">I &#38; J Fisnar</td>
			<td style="width:136px;">-</td>
			<td style="width:147px;">JR-Point Dispensing</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Syringe Barrel</td>
			<td style="width:160px;">Nordson EFD Inc.</td>
			<td style="width:136px;">7012072</td>
			<td style="width:147px;">3cc</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:163px;">Dispensing Nozzle</td>
			<td style="width:160px;">Nordson EFD Inc.</td>
			<td style="width:136px;">7018225</td>
			<td style="width:147px;">Stainless Steel Tip&#160;&#160; (ID: 0.51 mm)</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:163px;">Dispensing Nozzle</td>
			<td style="width:160px;">Nordson EFD Inc.</td>
			<td style="width:136px;">7018424</td>
			<td style="width:147px;">Stainless Steel Tip&#160;&#160; (ID: 0.15 mm)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Fluid Dispenser</td>
			<td style="width:160px;">Nordson EFD Inc.</td>
			<td style="width:136px;">HP-7X</td>
			<td style="width:147px;">-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Fluid Dispenser</td>
			<td style="width:160px;">Nordson EFD Inc.</td>
			<td style="width:136px;">800</td>
			<td style="width:147px;">-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Live camera</td>
			<td style="width:160px;">MediaCybernetics</td>
			<td style="width:136px;">QI, Cool, Color</td>
			<td style="width:147px;">12 Bit, Qimaging</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Live Camera Software</td>
			<td style="width:160px;">Image-pro Plus</td>
			<td style="width:136px;">-</td>
			<td style="width:147px;">Version 6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Precision Saw</td>
			<td style="width:160px;">Buehler (IsoMet)</td>
			<td style="width:136px;">622-ISF-03604&#160;</td>
			<td style="width:147px;">&#160;Low-Speed Saw</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Flexible plastic Tube</td>
			<td style="width:160px;">Saint-Gobain PRL Corp.</td>
			<td style="width:136px;">Tygon 177936</td>
			<td style="width:147px;">-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Stirring hot plate</td>
			<td style="width:160px;">Barnstead international</td>
			<td style="width:136px;">SP131825</td>
			<td style="width:147px;">-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Vacuumed-oven</td>
			<td style="width:160px;">Cole-Parmer</td>
			<td style="width:136px;">EW-05053-10</td>
			<td style="width:147px;">-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Ultrasonic cleaner</td>
			<td style="width:160px;">Cole-Parmer</td>
			<td style="width:136px;">EW-08891-11</td>
			<td style="width:147px;">-</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:163px;">Three-roll mill mixer</td>
			<td style="width:160px;">Exakt Technologies</td>
			<td style="width:136px;">Exakt 80E</td>
			<td style="width:147px;">-</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:163px;">Dynamic Mechanical Analyzer</td>
			<td style="width:160px;">TA Instruments</td>
			<td style="width:136px;">DMA Q800</td>
			<td style="width:147px;">-</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:163px;">UV-lamp</td>
			<td style="width:160px;">Cole Parmer</td>
			<td style="width:136px;">RK-97600-00</td>
			<td style="width:147px;">Intensity of 21mW/cm&#178;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

manufacturing of three-dimensionally microstructured nanocomposites through microfluidic infiltration

Mikrostrukturierte Verbundträger mit komplexen, dreidimensional (3D) verstärkt gemusterten Nanokomposit Mikrofilamente über Nanokomposit Infiltration von 3D mikrofluidischen Netzwerken hergestellt miteinander verbunden. Die Herstellung der verstärkten Strahlen beginnt mit der Herstellung von Mikrofluid-Netzwerke, die Schicht-für-Schicht-Abscheidung von flüchtigen Tintenfäden beinhaltet die Verwendung einer Abgaberoboter, Füllen der Leerraum zwischen den Filamenten unter Verwendung eines niedrigviskosen Harzes, Aushärten des Harzes und schließlich das Entfernen der Tinte. Selbsttragende 3D-Strukturen mit anderen Geometrien und viele Schichten (z. B. einige hundert Schichten) kann unter Verwendung dieses Verfahrens aufgebaut werden. Die daraus resultierenden Rohr mikrofluidischen Netzwerken werden dann mit duroplastischen Nanocomposite-Suspensionen, die Nanofüllstoffe (zB Single-Walled Carbon Nanotubes) infiltriert und anschließend ausgehärtet. Die Infiltration wird durch Anlegen eines Druckgefälles zwischen den beiden Enden der Leer n getanetz (entweder durch Anlegen von Vakuum oder Unterdruck unterstützte Mikroinjektion). Vor der Infiltration werden die Nanokomposit-Suspensionen durch Dispergieren von Nanofüllstoffen in Polymermatrices mit Ultraschall-und Dreiwalzen-Mischverfahren hergestellt. Die Nanokomposite (dh Materialien infiltriert) werden dann unter UV-Belichtung / Wärme Heilung verfestigt, was zu einem 3D-verstärkten Verbundstruktur. Die hier vorgestellte Technik ermöglicht den Aufbau von funktionalen Nanocomposite makroskopischen Produkte für mikrotechnische Anwendungen wie Aktoren und Sensoren.

Fig. 8a und 8b ein repräsentatives Bild hergestellt Strahlen und ein optisches Bild der Querschnitt, der aus neun Schichten des Nanofäden zeigen. Figuren 8c und 8d zeigen typische REM-Aufnahmen eines hergestellten Balken Bruchfläche und eine stärkere Vergrößerung des Bildes gefüllten Kanäle (dh eingebettet Nanokomposit Mikrofasern), auf. Da keine Ablösung an der Wand Kanäle gesehen, ist es fair zu sagen, dass die umgebende Epoxid-und die infiltrierten Materialien sind als Folge der ordnungsgemäße Reinigung der Kanäle mit Hexan nach der Farbentfernung eingehalten werden. Fig. 9 zeigt ein repräsentatives optisches Bild eines Strahls während der mechanischen Prüfung in dem Hexan wird während der Farbentfernung verwendet werden gebrochen. Fiber Ablösung, als eine Folge der schlechten mechanischen Schnittstelle kommt, die sich durch sein könnteFlüchtling Tintenspuren blieben nach Netzwerk Reinigung. Fig. 10 zeigt das Speichermodul E &#39;, der Formmassen Epoxy-Proben (als Maßstab) und den 3D-Strahlen verstärkt. Die Ergebnisse zeigen einzigartige Trends für die hergestellten Balken, die die Kombination sind eingebettet und umgeben Epoxy-Materialien mit überlegenen Eigenschaften mit der Gegenwart von nur ~ 0,18 Gew.. % CNTs. Fig. 11 zeigt die Dreipunkt-Biegetestergebnisse der hergestellten Verbundträger mit einem DMA. Als Ergebnis der CNTs Positionierung der Biegemodul des 3D verstärkten Strahlen zeigten eine Zunahme von 34% gegenüber dem reinen Epoxidharz-infiltriert (gesamte Epoxid-) Strahlen. <img alt="Figur 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig1highres.jpg" width="500" /> 1. Schematische Darstellung einer 3D-reinforced Nanokomposit durch die microinfiltration Ansatz hergestellt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig1highres.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht.</a> <img alt="Figur 2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig2highres.jpg" width="500" /> 2. Schematische Darstellung der Herstellung von 3D-Strahlen verstärkt. (A) Tinten Filament Direktabscheidung unter Verwendung einer Abgaberoboter, (b) Aufbringen mehrerer Schichten übereinander durch Inkrementieren der Abgabedüse in z-Richtung, (c ) Füllen der Porenraum zwischen den Filamenten unter Verwendung eines niedrigviskosen Harzes, (d) Aufnehmen der Tinte aus dem Netzwerk durch ihre Verflüssigung, was bei der Herstellung von mikrofluidischen Kanälen. (E) Füllen der leeren Netzwerk mitder Nanosuspension gefolgt von Härten, und (f) Schneiden Sie die überschüssige Epoxidharz Teile. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig2highres.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht.</a> <img alt="Fig. 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig3highres.jpg" width="500" /> Abbildung 3. Ein Foto von der Roboter-Abscheidungsstufe, die aus einem computergesteuerten Roboter, eine Abgabevorrichtung und einer Live-Kamera. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig3highres.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht.</a> <img alt="Fig. 4" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig4highres.jpg" width="500" /> Abbildung 4. Ein paar Bilder von Mikrostrukturen durch die Direktschreib Mon hergestelltBly. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig4highres.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht.</a> <img alt="Figur 5" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig5highres.jpg" width="500" /> 5. Eine isometrische Ansicht und eine REM-Aufnahme der 3D-Mikrofluid verbunden leeren Netzwerk. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig5highres.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht.</a> <img alt="Fig. 6" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig6highres.jpg" width="500" /> 6. Nanokomposit Mischstrategien, einschließlich Nanoröhre nichtkovalente Funktionalisierung Ultraschall, und / oder Dreiwalzenmühle, um die Mischdispersionen mit unterschiedlichen Eigenschaften (optische Bilder Nanokompositfilme Nanoröhrchen führen). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig6highres.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht.</a> <img alt="Fig. 7" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig7highres.jpg" width="500" /> Abbildung 7. Nanocomposite Aushärtung unter UV-Beleuchtung aus einem UV-Lampe, gefolgt von Nachhärtung im Ofen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig7highres.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht.</a> <img alt="Fig. 8" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig8highres.jpg" width="500" /> Figur 8. (A) I sometric Bild eines 3D verstärkten Strahl, (b) typische Querschnitt eines Nanokomposit-injizierten Träger, (c) eine Strahlfläche Bruch SEM-Bild, und ( <stron<html> g&gt; d) Eine Nahaufnahme von (c). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig8highres.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht.</a> <img alt="Fig. 9" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig9highres.jpg" width="500" /> Abbildung 9. Bruchfläche Bild eines Polyurethan-Nanocomposite-Strahl infiltriert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig9highres.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht.</a> <img alt="10" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig10highres.jpg" width="500" /> Abbildung 10. Temperaturabhängige mechanische Eigenschaften (Speichermodul) der Groß Epoxide und der hergestellten Balken mit einem dynamisch-mechanischen Analysator./ Www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig10highres.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Klicken Sie hier für eine größere Ansicht. <img alt="11" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig11highres.jpg" width="500" /> Abbildung 11. Quasi-statische mechanische Eigenschaften (Biege) der Groß Epoxide hergestellt und die Strahlen (Drei-Punkt-Biegeversuch). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig11highres.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht.</a>

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Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Dreidimensionale (3D) mikrostrukturierte Verbundträger werden durch die gerichteten und lokalisierten Infiltration von Nanokompositen in 3D porösen mikrofluidischen Netzwerken hergestellt. Die Flexibilität dieses Herstellungsverfahren erlaubt die Verwendung von verschiedenen wärmehärtenden Materialien und Nanofüllstoffe, um eine Vielzahl von funktionalen 3D verstärkt Nanokomposit makroskopischen Produkte zu erreichen.

Herstellung von dreidimensional Mikrostrukturierte Nanokomposite durch Mikrofluidik-Infiltration

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

manufacturing-three-dimensionally-microstructured-nanocomposites

Research

JoVE Journal

Chemistry

12.2K Aufrufe.  École Polytechnique de Montréal.  Dreidimensionale (3D) mikrostrukturierte Verbundträger werden durch die gerichteten und lokalisierten Infiltration von Nanokompositen in 3D porösen mikrofluidischen Netzwerken hergestellt. Die Flexibilität dieses Herstellungsverfahren erlaubt die Verwendung von verschiedenen wärmehärtenden Materialien und Nanofüllstoffe, um eine Vielzahl von funktionalen 3D verstärkt Nanokomposit makroskopischen Produkte zu erreichen. 

Serie: Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle diameters ranging from 30-250 nm by varying the reaction conditions. Through the selection of a microwave compatible solvent, silicic acid precursor, catalyst, and microwave irradiation time, these microwave-assisted methods were capable of overcoming the previously reported shortcomings associated with synthesis of silica nanoparticles using microwave reactors. The siloxane precursor was hydrolyzed using the acid catalyst, HCl. Acetone, a low-tan &#948; solvent, mediates the condensation reactions and has minimal interaction with the electromagnetic field. Condensation reactions begin when the silicic acid precursor couples with the microwave radiation, leading to silica nanoparticle sol formation. The silica nanoparticles were characterized by dynamic light scattering data and scanning electron microscopy, which show the materials&#39; morphology and size to be dependent on the reaction conditions. Microwave-assisted reactions produce silica nanoparticles with roughened textured surfaces that are atypical for silica sols produced by St&#246;ber&#39;s methods, which have smooth surfaces.

Silica nanoparticles were prepared using acid-catalysis of a siloxane precursor and microwave-assisted synthetic techniques resulting in the controlled growth of nanomaterials ranging from 30-250 nm in diameter. The growth dynamics can be controlled by varying the initial silicic acid concentration, time of the reaction, and temperature of reaction.

Herstellung von Silica-Nanopartikeln durch Mikrowellen-unterstützte Säure-Katalyse

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

Forschung

Chemie

Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, electronics and biomedical applications. Due to their accelerating production and use, CNTs constitute a potential environmental risk if they are released to soil and groundwater systems. It is therefore essential to improve the current understanding of environmental fate and transport of CNTs. The transport and retention of CNTs in both natural and artificial media have been reported in literature, but the findings widely vary and are thus not conclusive. There are a number of physical and chemical parameters responsible for variation in retention and transport. In this study, a complete procedure of selected multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) is presented starting from their surface modification to a complete set of laboratory column experiments at critical physical and chemical scenarios. Results indicate that the stability of the commercially available MWCNTs are critical with their attached surface functional group which can also influence the transport and retention of MWCNT through the surrounding medium.

Surface properties of a nanoparticle are important for their interaction with the surrounding medium. Therefore the surface modification of carbon nanotubes can be critical for their transport and retention through porous media. Here, lab scale column experiments are used to understand the possible transport and retention of these nanoparticles.

Transport von oberflächenmodifizierte Kohlenstoff-Nanoröhren durch eine Bodensäule

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

Laboratory Production of Biofuels and Biochemicals from a Rapeseed Oil through Catalytic Cracking Conversion

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil (HGO) for production of transportation fuels through a fluid catalytic cracking (FCC) route. Cracking experiments are performed with a fully automated reaction unit at a fixed weight hourly space velocity (WHSV) of 8 hr-1, 490-530 &#176;C, and catalyst/oil ratios of 4-12 g/g. When a feed is in contact with catalyst in the fluid-bed reactor, cracking takes place generating gaseous, liquid, and solid products. The vapor produced is condensed and collected in a liquid receiver at -15 &#176;C. The non-condensable effluent is first directed to a vessel and is sent, after homogenization, to an on-line gas chromatograph (GC) for refinery gas analysis. The coke deposited on the catalyst is determined in situ by burning the spent catalyst in air at high temperatures. Levels of CO2 are measured quantitatively via an infrared (IR) cell, and are converted to coke yield. Liquid samples in the receivers are analyzed by GC for simulated distillation to determine the amounts in different boiling ranges, i.e., IBP-221 &#176;C (gasoline), 221-343 &#176;C (light cycle oil), and 343 &#176;C+ (heavy cycle oil). Cracking of a feed containing canola oil generates water, which appears at the bottom of a liquid receiver and on its inner wall. Recovery of water on the wall is achieved through washing with methanol followed by Karl Fischer titration for water content. Basic results reported include conversion (the portion of the feed converted to gas and liquid product with a boiling point below 221 &#176;C, coke, and water, if present) and yields of dry gas (H2-C2's, CO, and CO2), liquefied petroleum gas (C3-C4), gasoline, light cycle oil, heavy cycle oil, coke, and water, if present.

This paper presents an experimental method to produce biofuels and biochemicals from canola oil mixed with a fossil-based feed in the presence of a catalyst at mild temperatures. Gaseous, liquid, and solid products from a reaction unit are quantified and characterized. Conversion and individual product yields are calculated and reported.

Labor Produktion von Biokraftstoffen und Biochemikalien aus Rapsöl durch Catalytic Cracking-Umwandlung

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil ...

Characterizing Electron Transport through Living Biofilms

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under physiologically relevant conditions.1 These measurements are performed on living biofilms in aqueous medium using source and drain electrodes patterned on a glass surface in a specialized configuration referred to as an interdigitated electrode (IDA) array. A biofilm is grown that extends across the gap connecting the source and drain. Potentials are applied to the electrodes (ES and ED) generating a source-drain current (ISD) through the biofilm between the electrodes. The dependency of electrical conductivity on gate potential (the average of the source and drain potentials, EG = [ED + ES]/2) is determined by systematically changing the gate potential and measuring the resulting source-drain current. The dependency of conductivity on gate potential provides mechanistic information about the extracellular electron transport process underlying the electrical conductivity of the specific biofilm under investigation. The electrochemical gating measurement method described here is based directly on that used by M. S. Wrighton2,3 and colleagues and R. W. Murray4,5,6 and colleagues in the 1980&#39;s to investigate thin film conductive polymers.

A protocol for measuring electrical conductivity of living microbial biofilms under physiologically relevant conditions is presented.

Charakterisierung von Elektronentransport durch lebende Biofilme

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under ...

Microfluidic Dry-spinning and Characterization of Regenerated Silk Fibroin Fibers

The protocol demonstrates a method for mimicking the spinning process of silkworm. In the native spinning process, the contracting spinning duct enables the silk proteins to be compact and ordered by shearing and elongation forces. Here, a biomimetic microfluidic channel was designed to mimic the specific geometry of the spinning duct of the silkworm. Regenerated silk fibroin (RSF) spinning doped with high concentration, was extruded through the microchannel to dry-spin fibers at ambient temperature and pressure. In the post-treated process, the as-spun fibers were drawn and stored in ethanol aqueous solution. Synchrotron radiation wide-angle X-ray diffraction (SR-WAXD) technology was used to investigate the microstructure of single RSF fibers, which were fixed to a sample holder with the RSF fiber axis normal to the microbeam of the X-ray. The crystallinity, crystallite size, and crystalline orientation of the fiber were calculated from the WAXD data. The diffraction arcs near the equator of the two-dimensional WAXD pattern indicate that the post-treated RSF fiber has a high orientation degree.

A protocol for the microfluidic spinning and microstructure characterization of regenerated silk fibroin monofilament is presented.

Mikrofluidische trocken-Spinnen und Charakterisierung von regenerierten Seide Fibroin Fasern

The protocol demonstrates a method for mimicking the spinning process of silkworm. In the native spinning process, the contracting spinning duct enables ...

Fabricating High-viscosity Droplets using Microfluidic Capillary Device with Phase-inversion Co-flow Structure

The generation of monodisperse droplets with high viscosity has always been a challenge in droplet microfluidics. Here, we demonstrate a phase-inversion co-flow device to generate uniform high-viscosity droplets in a low-viscosity fluid. The microfluidic capillary device has a common co-flow structure with its exit connecting to a wider tube. Elongated droplets of the low-viscosity fluid are first encapsulated by the high-viscosity fluid in the co-flow structure. As the elongated low-viscosity droplets flow through the exit, which is treated to be wetted by the low-viscosity fluid, phase inversion is then induced by the adhesion of the low viscosity droplets to the tip of the exit, which results in the subsequent inverse encapsulation of the high-viscosity fluid. The size of the resultant high-viscosity droplets can be adjusted by changing the flow rate ratio of the low-viscosity fluid to the high-viscosity fluid. We demonstrate several typical examples of the generation of high-viscosity droplets with a viscosity up to 11.9 Pas, such as glycerol, honey, starch, and polymer solution. The method provides a simple and straightforward approach to generate monodisperse high-viscosity droplets, which may be used in a variety of droplet-based applications, such as materials synthesis, drug delivery, cell assay, bioengineering, and food engineering.

A phase-inversion co-flow device is demonstrated to generate monodisperse high-viscosity droplets above 1 Pas, which is difficult to realize in droplet microfluidics.

Herstellung von hoher Viskosität Tröpfchen mit mikrofluidischen Kapillare Gerät mit Phase-Inversion Co-Flow Struktur

The generation of monodisperse droplets with high viscosity has always been a challenge in droplet microfluidics. Here, we demonstrate a phase-inversion ...

Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation usually consists in the formation of droplets containing low molar mass liquid crystals at elevated temperatures. Subsequently, these particle precursors are oriented in the flow field of the capillary and solidified by a crosslinking polymerization, which produces the final actuating particles. The optimization of the process is necessary to obtain the actuating particles and the proper variation of the process parameters (temperature and flow rate) and allows variations of size and shape (from oblate to strongly prolate morphologies) as well as the magnitude of actuation. In addition, it is possible to vary the type of actuation from elongation to contraction depending on the director profile induced to the droplets during the flow in the capillary, which again depends on the microfluidic process and its parameters. Furthermore, particles of more complex shapes, like core-shell structures or Janus particles, can be prepared by adjusting the setup. By the variation of the chemical structure and the mode of crosslinking (solidification) of the liquid crystalline elastomer, it is also possible to prepare actuating particles triggered by heat or UV-vis irradiation.

This article describes the microfluidic process and parameters to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. This process allows the preparation of actuating particles and the variation of their size and shape (from oblate to strongly prolate, core-shell, and Janus morphologies) as well as the magnitude of actuation.

Mikrofluidische Vorbereitung der flüssigen kristallenen Elastomer Aktoren

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation ...

Negative Additive Manufacturing of Complex Shaped Boron Carbides

Boron carbide (B4C) is one of the hardest materials in existence. However, this attractive property also limits its machineability into complex shapes for high wear, high hardness, and lightweight material applications such as armors. To overcome this challenge, negative additive manufacturing (AM) is employed to produce complex geometries of boron carbides at various length scales. Negative AM first involves gelcasting a suspension into a 3D-printed plastic mold. The mold is then dissolved away, leaving behind a green body as a negative copy. Resorcinol-formaldehyde (RF) is used as a novel gelling agent because unlike traditional hydrogels, there is little to no shrinkage, which allows for extremely complex molds to be used. Furthermore, this gelling agent can be pyrolyzed to leave behind ~50 wt% carbon, which is a highly effective sintering aid for B4C. Due to this highly homogenous distribution of in situ carbon within the B4C matrix, less than 2% porosity can be achieved after sintering. This protocol highlights in detail the methodology for creating near fully dense boron carbide parts with highly complex geometries.

A method called negative additive manufacturing is used to produce near fully dense complex shaped boron carbide parts of various length scales. This technique is possible via the formulation of a novel suspension involving resorcinol-formaldehyde as a unique gelling agent that leaves behind a homogenous carbon sintering aid after pyrolysis.

Negative Additive Manufacturing komplex geformte Bor Karbide

Boron carbide (B4C) is one of the hardest materials in existence. However, this attractive property also limits its machineability into complex shapes for ...

Accumulation and Analysis of Cuprous Ions in a Copper Sulfate Plating Solution

Knowledge of the behavior of cuprous ions (monovalent copper ion: Cu(I)) in a copper sulfate plating bath is important for improving the plating process. We successfully developed a method to quantitatively and easily measure Cu(I) in a plating solution and used it for evaluation of the solution. In this paper, a quantitative absorption spectrum measurement and a time-resolved injection measurement of Cu(I) concentrations by a color reaction are described. This procedure is effective as a method to reproduce and elucidate the phenomenon occurring in the plating bath in the laboratory. First, the formation and accumulation process of Cu(I) in solution by electrolysis of a plating solution is shown. The amount of Cu(I) in the solution is increased by electrolysis at higher current values &#8203;&#8203;than the usual plating process. For the determination of Cu(I), BCS (bathocuproinedisulfonic acid, disodium salt), a reagent that selectively reacts with Cu(I), is used. The concentration of Cu(I) can be calculated from the absorbance of the Cu(I)-BCS complex. Next, the time measurement of the color reaction is described. The color reaction curve of Cu(I) and BCS measured by the injection method can be decomposed into an instantaneous component and a delay component. By analysis of these components, the holding structure of Cu(I) can be clarified, and this information is important when predicting the quality of the plating film to be produced. This method is used to facilitate the evaluation of the plating bath in the production line.

Here, accumulation of cuprous ions in a copper sulfate plating solution in a model experiment and an analysis based on quantitative measurements are described. This experiment reproduces the accumulation process of cuprous ions in the plating bath.

Ansammlung und die Analyse der geladene Ionen in eine Kupfersulfat Plating-Lösung

Knowledge of the behavior of cuprous ions (monovalent copper ion: Cu(I)) in a copper sulfate plating bath is important for improving the plating process. ...

Microscopic Visualization of Porous Nanographenes Synthesized through a Combination of Solution and On-Surface Chemistry

On-surface synthesis has recently been regarded as a promising approach for the generation of new molecular structures. It has been particularly successful in the synthesis of graphene nanoribbons, nanographenes and intrinsically reactive and instable, yet attractive species. It is based on the combination of solution chemistry aimed at preparation of appropriate molecular precursors for further ultra-high vacuum surface assisted transformations. This approach also owes its success to an incredible development of characterization techniques, such as scanning tunneling/atomic force microscopy and related methods, which allow detailed, local characterization at atomic scale. While the surface-assisted synthesis can provide molecular nanostructures with outstanding precision, down to single atoms, it suffers from basing on metallic surfaces and often limited yield. Therefore, the extension of the approach away from metals and the struggle to increase productivity seem to be significant challenges toward wider applications. Herein, we demonstrate the on-surface synthesis approach for generation of non-planar nanographenes, which are synthesized through a combination of solution chemistry and sequential surface-assisted processes, together with the detailed characterization by scanning probe microscopy methods.

<meta charset="utf8"></head><body>Mikroskopische Visualisierung von porösen Nanographenen, die durch eine Kombination aus Lösungs- und Oberflächenchemie synthetisiert werden

A combination of solution and surface assisted synthesis opens new directions in the atomically precise synthesis of nanostructures. Scanning tunneling microscopy (STM) supplemented by non-contact atomic force microscopy (nc-AFM) enables detailed characterization of newly designed and generated carbon-based nano-objects.