Name: inkjet-printed polyvinyl alcohol multilayers
Uploaded: 2017-05-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 11 s
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Die Autoren möchten Innovate UK zur Finanzierung dieser Forschung im Rahmen der Projekte DIRECT (33417-239227) und PCAP (27508-196153) anerkennen. Die Autoren danken auch PVOH Polymers Ltd., für die Bereitstellung von Materialien und professionelle Beratung während dieser Arbeit, und Unilever, AkzoNobel und Carclo Technical Plastics, für ihre Unterstützung.

1. Tintenformulierung <ol><li> Die Lösung für IJP durch Auflösen von Polyvinylalkohol (8 Gew .-% PVOH in Wasser) in gereinigtem Wasser, das auf 60ºC erwärmt wurde, vorbereiten. </li><li> Füge 10 g Monopropylenglykol (MPG) (10 Gew .-% Monopropylenglykol in Wasser) als Feuchthaltemittel zu der Lösung hinzu. HINWEIS: Die Rolle des Feuchthaltemittels besteht darin, Blockaden im Druckkopf zu verhindern. </li><li> Die Lösung für mehrere Stunden aufrühren, um die Homogenität zu gewährleisten und sie dann durch einen 5 μm-Filter zu filtrieren, um Partikel zu entfernen, die die Düsen blockieren könnten. </li><li> Die Tinte für die Homogenität visuell beurteilen, insbesondere für jede Sedimentation. Wenn Sedimentation beobachtet wird, dann rühren / Ultraschall die Lösung für eine lange Zeit (Tage) oder formulieren eine neue Lösung auf Wasserbasis mit einem PVOH mit niedrigem Molekulargewicht. HINWEIS: Alle Flüssigkeiten in verschlossenen Bechern bei Raumtemperatur aufbewahren. </li></ol> 2. Tintencharakterisierung <ol><li> Führen Sie alle Tinte ZeichenBei Raumtemperatur in einer Reinraumumgebung. </li><li> Messen Sie die Viskosität der Lösung mit einem Viskosimeter. HINWEIS: Dieser Test ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die formulierte Tinte mit der IJP-Hardware kompatibel ist. Das Tintenstrahldruckverfahren erfordert eine niedrigviskose Lösung von 4-20 cP. Messen Sie die Viskosität der Tinte als Funktion der Schergeschwindigkeit unter Verwendung eines Rotationsviskosimeters. </li><li> Testen Sie die Oberflächenspannung der Tinte bei Raumtemperatur nach dem Pendant-Drop-Verfahren. Verwenden Sie ein geeignetes Messgerät wie ein Tensiometer. Verwenden Sie das Protokoll des Herstellers. HINWEIS: Eine typische Lösung für den Inkjet-Druck hat eine Oberflächenspannung von 30-40 mN / m. </li><li> Testen Sie den pH-Wert mit einem pH-Meter. Verwenden Sie das Protokoll des Herstellers. HINWEIS: Der pH-Wert ist ein wesentlicher Parameter in wasserbasierten Tinten, da er wesentliche Informationen über die Eigenschaften und die Stabilität der formulierten Lösungen liefert. Ein neutraler Lösungs-pH-Wert von 7 garantiert eine stabile pRocess und eine gute lebensdauer für den druckkopf </li><li> Beurteilen Sie die Benetzbarkeit der Tinte auf verschiedenen Substraten, indem Sie den Kontaktwinkel über ein sessiles Tropfenexperiment messen. Verwenden Sie ein Tensiometer, um die Oberflächenenergie der möglichen Substrate ( zB Glas, Kunststoff und Papier) zu messen. Messen Sie die Oberflächenenergie mit dem vom Tensiometerhersteller gelieferten Protokoll. HINWEIS: Die Wechselwirkung zwischen dem Tropfen und dem Substrat hat einen starken Einfluss auf die Druckqualität. Um die gute Haftung der Tinte auf dem Substrat zu gewährleisten, sollte die Oberflächenenergie des Substrats die Oberflächenspannung der Tinte um 10-15 mN / m übersteigen. </li></ol> 3. Tintenstrahldruck HINWEIS: Alle Tintenstrahldruckablagerungen wurden bei Raumtemperatur durchgeführt. Die PVOH-Multischichten wurden unter Verwendung einer piezoelektrischen Hybrid-Tintenstrahldruckmaschine abgeschieden. Ein Druckkopf mit 512 Düsen (256 x 2 Reihen), ein 30 μm Düsendurchmesser und eine 42-pL-Tropfengröße wurde verwendetD in dieser Arbeit. <ol><li> Vor dem Bedrucken gründlich die Glassubstrate mit Aceton / Methanol / Isopropanol und Di Wasser reinigen. Trocknen Sie die Substrate mit einer N 2 -Pistole. </li><li> Legen Sie das Substrat auf das Bedruckbett und befestigen Sie es fest. </li><li> Bereiten Sie die Patrone vor, indem Sie die Tinte durch den Druckkopf spülen. Entfernen Sie jegliche Luft- oder Reinigungslösung aus dem Vorratsbehälter und den Düsen. </li><li> Die Patrone in den Drucker einlegen. Verbinden Sie den Druckkopf mit dem globalen Inkjet-System (GIS) Druckmanager über die Kopfpersönlichkeitstafel. </li><li> Laden Sie die Lösung in die 150 ml Spritze, die sich oberhalb der Patrone befindet, und verschließen Sie die Spritze mit einer luftdichten Kappe. </li><li> Spülen Sie die Tinte durch die Düse durch Drücken der Spültaste. HINWEIS: Der Abstand der Düsensubstrat hat einen starken Einfluss auf die Strahlbahn und damit auf die Qualität des gedruckten Musters. Stellen Sie daher den Abstand der Düsensubstrat mit der Software des Druckers ein, um die Strahlausbreitung zu reduzieren. </li><li> SetUp der Wellenform und Druckparameter mit der GIS-Drucksoftware und Tabelle 2 . HINWEIS: Die GIS-Software-Schnittstelle ermöglicht die Kontrolle über die Zug- und Freigabeamplitude und die Breite. </li><li> Laden Sie die gewünschte Bilddatei zum Drucken mit der GIS-Druckmanager-Software. </li><li> Starten Sie den digitalen Prozess und drucken Sie das Bildmuster auf das Substrat. </li></ol> 4. Analyse des gedruckten Musters <ol><li> Untersuche die Qualität der gedruckten Muster mit einem optischen Mikroskop. Überprüfen Sie auf das Vorhandensein von Defekten in gedruckten Funktionen und bewerten Sie die Verbesserung der Qualität, wenn mehr Schichten gedruckt wurden. </li><li> Auswertung der Oberflächentopologie und des Dickenprofils der Inkjet-bedruckten Multilayer mittels eines berührungslosen 3D-Oberflächenprofilierers (basierend auf Weißlicht-Interferometrie) über ein 3D-Optikmikroskop. HINWEIS: Weitere Details über Messungen und die Instrumente, die zur Formulierung / Drucklegung und Charakterisierung verwendet wurdenGedruckte Muster sind in Bezugszeichen 21 dargestellt. </li></ol>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

In dieser Arbeit haben wir erfolgreich die Fähigkeit der Inkjet-Drucktechnologie gezeigt, um Polymer-Multilayer abzusetzen. Das rheologische Verhalten wurde untersucht, und die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die formulierte Tinte ein pseudoplastisches Scherverdünnungsverhalten zeigt. Auch die PVOH-Tinte ist eine neutrale Lösung (pH 7) und zeigt eine gute Stabilität über die Zeit. Bemerkenswert ist, dass die IJP-Technologie in der Lage ist, Polyvinylalkohol-Multilayer-Strukturen herzustellen, aber es sind w...

Polyvinylalkohol ist halbkristallines, künstliches, ungiftiges, wasserlösliches, unlösliches in den meisten organischen Lösungsmitteln, biologisch abbaubar und biokompatibel in menschlichen Geweben und hat ausgezeichnete Gassperreigenschaften 1 . Darüber hinaus ist PVOH aufgrund seiner vielen nützlichen Eigenschaften weit verbreitet in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Heutzutage wird PVOH in: Herstellung von Reinigungs- und Waschmittelprodukten, der Lebensmittelverpackungsindustrie, Wasseraufbereitung, Textil, Landwirtschaft und Bau (als Additive) 1 eingesetzt. Allerdings hat PVOH vor kurzem eine erhöhte Aufmerksamkeit für die pharmazeutischen Verwendungen 2 ( dh die Arzneimittelabgabe) und in den medizinischen Anwendungen 3 , 4 ( z. B. Wundverband, weiche Kontaktlinsen, Augentropfen und weiche Implantate für den Knorpelaustausch) angezogen. PVOH-Folien werden entweder durch eine Schmelz- oder Lösungsform hergestellt. Schmelzverarbeitung ist kompatibelNur mit PVOH mit niedrigem Hydrolysegehalt oder stark plastifiziertem PVOH. So können bei der Verwendung dieses Weges einige Eigenschaften geopfert werden 1 . Auf der anderen Seite kann eine PVOH-Schicht über die Lösungsform durch Tropfengießen 5 , Schleuderbeschichtung 6 oder Elektrospinnen 7 abgeschieden werden. Diese Verfahren haben jedoch eine Reihe von Beschränkungen hinsichtlich der Verschwendung von unerwünschtem Material. Beispielsweise wurde im Fall der Schleuderbeschichtung 8 festgestellt , daß 95% des Materials verschwendet werden. Darüber hinaus sind diese Methoden sehr starr im Begriff der Design / Features (keine Strukturierung Fähigkeit) und haben hohe Gesamtverarbeitungskosten. Um die Begrenzung der konventionellen Lösungsverarbeitung zu überwinden, erforschen wir hier das Potenzial der Inkjet-Drucktechnologie, um eine neuartige Plattform zur Herstellung von Polyvinylalkohol (PVOH) Mehrschichtstrukturen zu schaffen, die sowohl das Material als auch die App stark beeinflussenPerspektiven. Die jüngsten Entwicklungen im verarbeitenden Gewerbe haben sich auf billige, einfache, umweltfreundliche und energiesparende Prozesse konzentriert. Inkjet-Druck (IJP) ist ein moderner Fertigungsprozess, der perfekt in diesen Rahmen passt. Die Hauptvorteile der IJP-Technologie sind die Effizienz der Materialnutzung, die digitale (Masken-) und additive Strukturierung, die großflächige Fähigkeit, die Kompatibilität mit starren / flexiblen Substraten und die geringen Kosten. IJP ist ein Abscheidungsverfahren, das polymere Materialien verwendet, die in einem Lösungsmittel dispergiert sind. Bisher wurden funktionelle Polymer- 9 , Keramik- 10 , leitfähige Nanomaterial- 11 , 2D- 12 , biologisch und pharmazeutisch basierende 13 Materialien erfolgreich deponiert. In letzter Zeit wurde berichtet, dass IJP an der Ablagerung von Komponenten als Teil von elektronischen Geräten beteiligt war,Wie beispielsweise Transistoren 14 , Sensoren 15 , Solarzellen 16 und Speichervorrichtungen 17 sowie in der elektronischen Verpackung 18 . Die Tinte, die Patrone und das Substrat sind gleichermaßen wichtige Komponenten, die im Druckverfahren eingesetzt werden. Erstens haben die physikalischen Eigenschaften der Tinte, wie die Oberflächenspannung und die rheologischen Eigenschaften ( dh die Scherviskosität) einen erheblichen Einfluss auf das Bedruckbarkeitsverhalten. Auch der pH-Wert spielt bei der Lösung ( zB Trocknung, Schaumbildung und Viskosität) und bei der Lebensdauer der IJP-Druckpatrone eine wichtige Rolle. Zweitens definiert für die Patrone (piezoelektrisch) die Treiberspannungswellenform tatsächlich die Tropfenbildung und sowohl die Richtcharakteristik als auch die Gleichmäßigkeit des Flüssigkeitsstrahls. Schließlich ist es zwingend erforderlich, dass die Tinten- / Substrat-Wechselwirkung sehr gut verstanden wird, da die Auflösung und GenauigkeitDes gedruckten Objektes sind stark von dieser Schnittstelle abhängig. Lösungsmittelverdampfung, Phasenänderungen von flüssig zu fest und chemische Reaktionen sind die Hauptprozesse, die zwischen dem Flüssigkeitsabfall und dem Substrat auftreten. Alle Aspekte, die an der IJP beteiligt sind, von Tinteigenschaften bis hin zu Tropfen- / Substratmechanismen, werden in den Berichtspapieren von Hutchings 19 und von Derby 20 hervorgehoben. In dieser Studie erforschen wir die Fähigkeiten von IJP zur Herstellung von Polyvinylalkohol-Multilayern. Zuerst wurde eine PVOH-wasserbasierende Tinte formuliert, und die wichtigsten physikalischen Eigenschaften, wie rheologisches Verhalten, Oberflächenspannung und pH-Wert, wurden untersucht. Bei dieser Arbeit wurde ein piezoelektrischer Tintenstrahldrucker verwendet, und die entsprechenden Wellenformparameter wurden dann identifiziert. PVOH-Multilayer wurden gedruckt und die Qualität und die Oberflächen- / Dickenprofile wurden durch optische Mikroskopie beurteilt.

<table><tbody><tr><td>Polyvinyl alcohol&amp;nbsp;</td><td>PVOH Polymers Ltd, UK</td><td>Poval 4-88</td><td></td></tr><tr><td>Mono-propylene glycol&amp;nbsp;</td><td>Sigma Aldrich, UK</td><td>W29004</td><td></td></tr><tr><td>DV2T viscometer&amp;nbsp;</td><td>Brookfield, UK</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Attension Theta Optical Tensiometer&amp;nbsp;</td><td>Biolin Scientific, Sweden</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HANNA pH meter&amp;nbsp;</td><td>HANNA Instruments, UK</td><td></td><td></td></tr><tr><td>industrial Inkjet XYPrint100Z</td><td>Industrial Inkjet Ltd, UK</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ContourGT-K 3D optical microscope&amp;nbsp;</td><td>Bruker Corp, USA</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

inkjet-printed polyvinyl alcohol multilayers

Inkjet-Druck ist eine moderne Methode für die Polymerverarbeitung, und in dieser Arbeit zeigen wir, dass diese Technologie in der Lage ist, Polyvinylalkohol (PVOH) mehrschichtige Strukturen herzustellen. Eine wässrige Polyvinylalkohollösung wurde formuliert. Die intrinsischen Eigenschaften der Tinte, wie Oberflächenspannung, Viskosität, pH-Wert und Zeitstabilität, wurden untersucht. Die PVOH-basierte Tinte war eine neutrale Lösung (pH 6,7) mit einer Oberflächenspannung von 39,3 mN / m und einer Viskosität von 7,5 cP. Die Tinte zeigte pseudoplastische (nicht-Newtonsche Scherverdünnung) Verhalten bei niedrigen Schergeschwindigkeiten, und insgesamt zeigte sie eine gute Zeitstabilität. Die Benetzbarkeit der Tinte auf verschiedenen Substraten wurde untersucht, und Glas wurde in diesem Fall als das geeignetste Substrat identifiziert. Zur Herstellung von Polymer-Multilayer-Strukturen wurde ein proprietärer 3D-Tintenstrahldrucker eingesetzt. Die Morphologie, das Oberflächenprofil und die Dickengleichmäßigkeit der Inkjet-gedruckten Multilayer wurden mittels optischer Mikroskopie ausgewertet.

Die physikalischen Eigenschaften von PVOH-Wasser-basierter Tinte, wie Oberflächenspannung, Viskosität / rheologisches Verhalten, pH-Wert, Benetzung und Zeitstabilität, wurden untersucht. Die Viskosität der in dieser Arbeit verwendeten Tinte betrug 7,5 cP und die Oberflächenspannung betrug 39,3 mN / m. Zusätzlich war die formulierte Tinte neutral (pH 7), wobei die Ergebnisse in Tabelle 1 zusammengefasst waren. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" f...

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Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers

Ein Tintenstrahldrucker wurde zur Herstellung von Polyvinylalkohol-Mehrfachschichten verwendet. Polyvinylalkohol-basierte Tinte wurde formuliert, und die wichtigsten physikalischen Eigenschaften wurden untersucht.

Inkjet-bedruckte Polyvinylalkohol-Multilayer

Inkjet printing is a modern method for polymer processing, and in this work, we demonstrate that this technology is capable of producing polyvinyl alcohol ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

12.5K Aufrufe.  De Montfort University.  Ein Tintenstrahldrucker wurde zur Herstellung von Polyvinylalkohol-Mehrfachschichten verwendet. Polyvinylalkohol-basierte Tinte wurde formuliert, und die wichtigsten physikalischen Eigenschaften wurden untersucht. 

Serie: Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a combinatorial library of materials to be screened in a parallel, high throughput format1. Herein is described the formation and characterization of a polymer microarray using an on-chip photopolymerization technique 2. This involves mixing monomers at varied ratios to produce a library of monomer solutions, transferring the solution to a glass slide format using a robotic printing device and curing with UV irradiation. This format is readily amenable to many biological assays, including stem cell attachment and proliferation, cell sorting and low bacterial adhesion, allowing the ready identification of 'hit' materials that fulfill a specific biological criterion3-5. Furthermore, the use of high throughput surface characterization (HTSC) allows the biological performance to be correlated with physio-chemical properties, hence elucidating the biological-material interaction6. HTSC makes use of water contact angle (WCA) measurements, atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). In particular, ToF-SIMS provides a chemically rich analysis of the sample that can be used to correlate the cell response with a molecular moiety. In some cases, the biological performance can be predicted from the ToF-SIMS spectra, demonstrating the chemical dependence of a biological-material interaction, and informing the development of hit materials5,3.

A description of the formation of a polymer microarray using an on-chip photopolymerization technique. The high throughput surface characterization using atomic force microscopy, water contact angle measurements, X-ray photoelectron spectroscopy and time of flight secondary ion mass spectrometry and a cell attachment assay is also described.

Polymer Microarrays für High Throughput Discovery of Biomaterials

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a ...

Forschung

Biotechnik

Layer-by-layer Synthesis and Transfer of Freestanding Conjugated Microporous Polymer Nanomembranes

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in combination with their outstanding thermal and chemical stability, and low densities. However, their insoluble nature causes problems in their processing since usually applied techniques such as spin coating are not available. Especially for membrane applications, where the processing of CMP as thin films is desirable, the processing problems have hindered their commercial application.
Here we describe the interfacial synthesis of CMP thin films on functionalized substrates via molecular layer-by-layer (l-b-l) synthesis. This process allows the preparation of films with desired thickness and composition and even desired composition gradients.
The use of sacrificial supports allows the preparation of freestanding membranes by dissolution of the support after the synthesis. To handle such ultra-thin freestanding membranes the protection with sacrificial coatings showed great promise, to avoid rupture of the nanomembranes. To transfer the nanomembranes to the desired substrate, the coated membranes are upfloated at the air-liquid interface and then transferred via dip coating.

In this paper we describe the interfacial synthesis of conjugated microporous polymers (CMP) on sacrificial substrates, and the dissolution of the substrate for the preparation of freestanding CMP nanomembranes. In addition, we will describe how the fragile nanomembranes can be transferred to other substrates.

Layer-by-Layer-Synthese und Übertragung von Freestanding konjugierte mikroporöse Polymernanomembranen

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in ...

Chemie

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. Conductive polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), and a semiconducting polymer, poly(thieno[3,2-b]thiophene) (PTT), were deposited on unconventional highly-disordered and textured substrates with high surface areas, such as paper, towels and fabrics. This reported deposition chamber is an improvement of previous vapor reactors because our system can accommodate both volatile and nonvolatile monomers, such as 3,4-propylenedioxythiophene and thieno[3,2-b]thiophene. Utilization of both solid and liquid oxidants are also demonstrated. One limitation of this method is that it lacks sophisticated in situ thickness monitors. Polymer coatings made by the commonly used solution-based coating methods, such as spin-coating and surface grafting, are often not uniform or susceptible to mechanical degradation. This reported vapor phase deposition method overcomes those drawbacks and is a strong alternative to common solution-based coating methods. Notably, polymer films coated by the reported method are uniform and conformal on rough surfaces, even at a micrometer scale. This feature allows for future application of vapor deposited polymers in electronics devices on flexible and highly textured substrates.

This paper presents a protocol for reactive vapor deposition of poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene), and poly(thieno[3,2-b]thiophene) films on glass slides and rough substrates, such as textiles and paper.

Reaktiven Aufdampfen von konjugierten Polymerfilmen auf beliebigen Substraten

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. ...

Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl dimethyl azlactone) (PGMA-b-PVDMA), are presented. Due to the high reactivity of azlactone groups towards amine, thiol, and hydroxyl groups, PGMA-b-PVDMA surfaces can be modified with secondary molecules to create chemically or biologically functionalized interfaces for a variety of applications. Previous reports of patterned PGMA-b-PVDMA interfaces have used traditional top-down patterning techniques that generate non-uniform films and poorly controlled background chemistries. Here, we describe customized patterning techniques that enable precise deposition of highly uniform PGMA-b-PVDMA films in backgrounds that are chemically inert or that have biomolecule-repellent properties. Importantly, these methods are designed to deposit PGMA-b-PVDMA films in a manner that completely preserves azlactone functionality through each processing step. Patterned films show well-controlled thicknesses that correspond to polymer brushes (~90 nm) or to highly crosslinked structures (~1-10 &#956;m). Brush patterns are generated using either the parylene lift-off or interface directed assembly methods described and are useful for precise modulation of overall chemical surface reactivity by adjusting either the PGMA-b-PVDMA pattern density or the length of the VDMA block. In contrast, the thick, crosslinked PGMA-b-PVDMA patterns are obtained using a customized micro-contact printing technique and offer the benefit of higher loading or capture of secondary material due to higher surface area to volume ratios. Detailed experimental steps, critical film characterizations, and trouble-shooting guides for each fabrication method are discussed.

Surface fabrication methods for patterned deposition of nanometer thick brushes or micron thick, crosslinked films of an azlactone block co-polymer are reported. Critical experimental steps, representative results, and limitations of each method are discussed. These methods are useful for creating functional interfaces with tailored physical features and tunable surface reactivity.

Herstellung von reaktiven Oberflächen mit Pinsel-Like und querverbunden Filme von Azlactone funktionalisiert Block-Copolymere

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl ...

Ingenieurwesen

Polymeric Microneedle Array Fabrication by Photolithography

This manuscript describes the fabrication of polymeric microneedle (MN) arrays by photolithography. It involves a simple mold-free process by using a photomask consisting of embedded micro-lenses. Embedded micro-lenses were found to influence MN geometry (sharpness). Robust MN arrays with tip diameters ranging between 41.5 &#181;m &#177; 8.4 &#181;m and 71.6 &#181;m &#177; 13.7 &#181;m, with two different lengths (1,336 &#181;m &#177; 193 &#181;m and 957 &#181;m &#177; 171 &#181;m) were fabricated. These MN arrays may provide potential applications in delivery of low molecular and macromolecular therapeutic agents through skin.

Here, we present a protocol describing a mold-free fabrication process of the polymeric microneedles by photolithography.

Polymeren Mikronadelanordnung Fabrication durch Photolithographie

This manuscript describes the fabrication of polymeric microneedle (MN) arrays by photolithography. It involves a simple mold-free process by using a ...

Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are demonstrated. The ink synthesis is based on a simple wet chemical reaction and the inkjet printing protocol is a facile step by step method. The inkjet printed thin films have been characterized by X-ray diffraction, optical absorption spectroscopy, photoluminescent spectroscopy, and electronic transport measurements. X-ray diffraction of the printed quantum dot films indicates a crystal structure consistent with an orthorhombic room temperature phase with (001) orientation. In conjunction with other characterization methods, the X-ray diffraction&#160;measurements show high quality films can be obtained through the inkjet printing method.

A protocol for synthesizing inorganic-lead-halide hybrid perovskite quantum dot inks for inkjet printing and the protocol for preparing and printing the quantum dot inks in an inkjet printer with post characterization techniques are presented.

Inkjet-drucken alle anorganischen Halogenid-Perowskit-Tinten für photovoltaische Anwendungen

A method for synthesizing photoactive inorganic&#160;perovskite quantum dot inks and an inkjet printer deposition method, using the synthesized inks, are ...

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, three substrates (acrylate, ceramics, and copper) are prepared. To determine the resulting material properties of these substrates, profilometer, contact angle, scanning electron microscope (SEM), and focused ion beam (FIB) measurements are done. The achievable printing resolution and suitable drop volume for each substrate are, then, found through the drop size tests. Then, layers of insulating and conductive ink are inkjet printed alternately to fabricate the target sensor structures. After each printing step, the respective layers are individually treated by photonic curing. The parameters used for the curing of each layer are adapted depending on the printed ink, as well as on the surface properties of the respective substrate. To confirm the resulting conductivity and to determine the quality of the printed surface, four-point probe and profilometer measurements are done. Finally, a measurement set-up and results achieved by such an all-printed sensor system are shown to demonstrate the achievable quality.

Here we present a protocol for the fabrication of inkjet-printed multilayer sensor structures on additively manufactured substrates and foil.

Hybrid für die Herstellung von intelligenten Sensoren drucken

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...

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.

Multimodaler 3D-Druck von Phantomen zur Simulation von biologischem Gewebe

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

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to entry for non-specialists who would benefit greatly from the ability to develop their own microfluidic devices to address research questions. Particularly lacking has been the open dissemination of protocols related to photolithography, a key step in the development of a replica mold for the manufacture of polydimethylsiloxane (PDMS) devices. While the fabrication of single height silicon masters has been explored extensively in literature, fabrication steps for more complicated photolithography features necessary for many interesting device functionalities (such as feature rounding to make valve structures, multi-height single-mold patterning, or high aspect ratio definition) are often not explicitly outlined. 
Here, we provide a complete protocol for making multilayer microfluidic devices with valves and complex multi-height geometries, tunable for any application. These fabrication procedures are presented in the context of a microfluidic hydrogel bead synthesizer and demonstrate the production of droplets containing polyethylene glycol (PEG diacrylate) and a photoinitiator that can be polymerized into solid beads. This protocol and accompanying discussion provide a foundation of design principles and fabrication methods that enables development of a wide variety of microfluidic devices. The details included here should allow non-specialists to design and fabricate novel devices, thereby bringing a host of recently developed technologies to their most exciting applications in biological laboratories.

Multilayer microfluidic devices often involve the fabrication of master molds with complex geometries for functionality. This article presents a complete protocol for multi-step photolithography with valves and variable height features tunable to any application. As a demonstration, we fabricate a microfluidic droplet generator capable of producing hydrogel beads.

Mehrstufige Höhenverstellbarem Lithografie für Valved Mehrschichtige Mikrofluidiksysteme

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

Frugal Imaging Technique of Capillary Flow Through Three-Dimensional Polymeric Printing Powders

The development of novel imaging techniques of molecular and colloidal transport, including nanoparticles, is an area of active investigation in microfluidic and millifluidic studies. With the advent of three-dimensional (3D) printing, a new domain of materials has emerged, thereby increasing the demand for novel polymers. Specifically, polymeric powders, with average particle sizes on the order of a micron, are experiencing a growing interest from academic and industrial communities. Controlling material tunability at the mesoscopic to microscopic length scales creates opportunities to develop innovative materials, such as gradient materials. Recently, a need for micron-sized polymeric powders has been growing, as clear applications for the material are developing. Three-dimensional printing provides a high-throughput process with a direct link to new applications, driving investigations into the physio-chemical and transport interactions on a mesoscale. The protocol that is discussed in this article provides a non-invasive technique to image fluid flow in packed powder beds, providing high temporal and spatial resolution while leveraging mobile technology that is readily available from mobile devices, such as smartphones. By utilizing a common mobile device, the imaging costs that would normally be associated with an optical microscope are eliminated, resulting in a frugal-science approach. The proposed protocol has successfully characterized a variety of combinations of fluids and powders, creating a diagnostic platform for quickly imaging and identifying an optimal combination of fluid and powder.

The proposed technique will provide a novel, efficient, frugal, and non-invasive approach for imaging fluidic flow through a packed powder bed, yielding high spatial and temporal resolution.