Les auteurs tiennent à remercier l&#39;Université de Vienne pour soutenir KYL et le Conseil de recherches en génie et en sciences physiques au Royaume-Uni (EPSRC) pour un fonds de suivi sur le financement pour SRS et le travail (EP/J013390/1).

1. Préparation de Suspension bactérienne cellulose fibre de sisal <ol><li> Déterminer la masse humide à sec de la Colombie-Britannique par la mesure de la masse humide de la Colombie-Britannique, suivie d&#39;un séchage sous vide de la Colombie-Britannique humide à 80 ° C pendant la nuit (O / N). Une fois séché, mesurer la masse sèche de la Colombie-Britannique. </li><li> Mesurer la quantité de pellicule humide BC équivalent à 18 g de sec BC de la masse humide à sèche pré-déterminé de la Colombie-Britannique. </li><li> Couper les pellicules de la Colombie-Britannique humides en petits morceaux de 1-2 cm ~ l&#39;aide d&#39;une paire de ciseaux pointus. Après la coupe, faites tremper les pellicules de la Colombie-Britannique dans 1 litre d&#39;eau pour permettre l&#39;hydratation de pellicules coupées. </li><li> Nourrir la pellicule coupe de la Colombie-Britannique dans un mélangeur et ajouter une quantité appropriée d&#39;eau dans le mélangeur de telle sorte que le processus de mélange se fait en douceur. </li><li> Mélanger ces pellicules de la Colombie-Britannique pendant 2 min. </li><li> Verser le mélange dans un récipient BC 15 L et ajouter de l&#39;eau jusqu&#39;à ce que le volume total d&#39;eau est de 14 L, ce qui rend une concentration de la Colombie-Britannique dans l&#39;eau de 0,1 (g / ml)% (pourcentage en masse de cellulose bactérienne par l&#39;ONUelle volume d&#39;eau). Les pellicules de la Colombie-Britannique pourraient avoir besoin d&#39;être nourri dans le mélangeur en lots pour le mélange. </li><li> Coupez 72 g de fibres de sisal en vrac (ou de n&#39;importe quelle source de fibres naturelles courtes) en 1-2 fibres longues cm et les ajouter à la suspension de la Colombie-Britannique. Incorporer délicatement la suspension pour assurer une dispersion homogène de fibres de sisal dans la suspension de la Colombie-Britannique. </li><li> Faire tremper les fibres de sisal dans cette suspension O / N. </li></ol> 2. Fabrication de Sisal Fibre préformes <ol><li> Ouvrez le moule feuille et fermer la vanne de vidange. </li><li> Remplir le circuit avec de l&#39;eau désionisée jusqu&#39;à ce que le niveau d&#39;eau atteint le fil de support. </li><li> Placer une toile de formage 100 maillage métallique sur le fil de support, centré dans la base du moule en feuille. </li><li> Fermez et verrouillez le moule de feuille. Ajouter de l&#39;eau fraîche supplémentaire jusqu&#39;à ce que la toile de formation est immergé dans l&#39;eau. </li><li> Verser le sisal fibres BC suspension préparée dans le moule de la feuille. En remuant doucement la suspension de veiller à ce que les fibres de sisal sont distrib homogènebué à travers le moule. </li><li> Ouvrez la vanne de vidange pour évacuer l&#39;eau, qui se traduira par la formation d&#39;un gâteau de filtration humide de fibres de sisal et la Colombie-Britannique sur la toile de formation. Immédiatement après l&#39;eau s&#39;écoule, ouvrir le moule de feuilles et retirez la toile de formation. </li><li> Placez le fil de formage sur un morceau de papier buvard. Buvards supplémentaires sont placés sur le dessus du gâteau de filtration, suivie d&#39;une plaque de métal. </li><li> Retournez le gâteau de filtration autour. Avec la toile de formation face maintenant le haut, retirez la toile de formation et placer le papier buvard supplémentaires directement sur le dessus du gâteau de filtration, suivie par une plaque de métal. </li><li> Placer un poids de 10 kg sur le dessus de la plaque métallique pour presser l&#39;eau hors. Lorsque le papier buvard est entièrement trempé, remplacer les buvards avec des papiers buvards frais et appuyez de nouveau sur le gâteau de filtration à l&#39;aide d&#39;un poids de 10 kg. </li><li> Remplacez les buvards une dernière fois et effectuer un pressage final de 1 tonne dans une presse à chaud pour consolider la préforme de fibre. </li><li> Chauffer la presse à chaud jusqu&#39;à 120 ° C pour faciliter l&#39;évaporation de l&#39;eau résiduelle. Cela devrait prendre environ 4 heures. Réduire la température de la presse à chaud à la température ambiante (RT) et permettre à la préforme de se refroidir avant l&#39;enlèvement de la presse à chaud. </li></ol> 3. Microscopie Electronique à Balayage (MEB) de la préforme de fibre de sisal BC- <ol><li> Couper une préforme 2 × 2 cm 2 de fibres de sisal-BC. </li><li> Collez cette ébauche de coupe sur SEM stub à l&#39;aide des onglets de carbone. </li><li> Manteau de l&#39;échantillon dans une pulvérisation coucheuse Cr fonctionnant à 75 mA pendant 1 min. </li><li> L&#39;image de la Colombie-Britannique et le sisal préforme fibreuse par émission de champ pistolet SEM en mode intégré à l&#39;objectif en utilisant une énergie de faisceau de 5 kV. Note: N&#39;essayez pas de l&#39;image de la préforme sisal-fibre sans collage de la préforme sur le MEB en utilisant un adhésif conducteur. Les fibres lâches seront aspirés pendant l&#39;évacuation de la chambre de SEM et endommagent le canon à électrons. </li></ol> 4. Composite Manufacturing utilisant Vacuum Resin Infusion assistée (VARI) <ol><li> Placer la préforme sur le dessus de la partie de l&#39;outillage, qui est constitué d&#39;un PTFE non poreux revêtu libération tissu de verre. </li><li> Couvrir la préforme avec un tissu revêtu de PTFE de libération de verre poreux, aussi connu comme un tissu d&#39;arrachage, suivie d&#39;un moyen d&#39;écoulement poreux. Tant le tissu d&#39;arrachage et le milieu de débit devraient être plus importantes que la préforme (voir la figure 2 pour un schéma de processus). </li><li> Positionner les tubes d&#39;oméga à l&#39;entrée de résine prévu et la sortie du VARI mis en place. Veiller à ce que les tubes oméga sont placés sur le dessus de la moyenne de l&#39;écoulement poreux pour permettre à la résine de distribuer dans le VARI mis en place pendant la perfusion. La longueur des tubes oméga doit être aussi large que le moyen d&#39;écoulement. </li><li> Rubans sensibles à la Place de la pression autour de la périphérie de la mise en place. <ol><li> Assurez-vous que le support papier des bandes sensibles à la pression est toujours à gauche sur les bandes à ce point. </li><li> Insérer les tubes d&#39;alimentation et de sortie de résine dans les ouvertures de l&#39;tubes oméga et couvrir la mise en place d&#39;un film d&#39;ensachage à base de polymère de fluoroéthylène et sceller à l&#39;aide de bandes sensibles à la pression. </li><li> Sceller le tube d&#39;alimentation de résine. Positionner l&#39;autre extrémité du tube de sortie de résine sur le dessus de la toile de reniflard. </li></ol></li><li> Placer une plaque de métal sur le dessus de la poche intérieure, où la préforme fibreuse est suivie d&#39;un morceau de tissu de reniflard. La plaque métallique doit être de la taille de la préforme. </li><li> Identifier la position dans laquelle la soupape de vide par l&#39;intermédiaire du sac doit être déroulé et la pièce inférieure de la valve sur le dessus de la toile de reniflard. </li><li> Placez le ruban pour le vide autour de la poche interne et placer un film de mise sous vide sur le dessus de celui-ci et de le sceller. Le film de mise sous vide excès former des plis. </li><li> Placez la bande d&#39;étanchéité à l&#39;intérieur du pli à parfaire l&#39;étanchéité. </li><li> Coupez un petit «x» sur le film de mise sous vide où la pièce de fond de la vanne est et vis dans la partie supérieure pour compléter le sac par soupape de dépression. Il est important pour éviter le froissement du film de mise sous vide de la pièce supérieure, car cela pourrait provoquer un chemin de fuite. </li><li> Connectez le raccord rapide et tirer un vide. Au cours de ce processus, le film de mise sous vide peut être déplacé et placer où l&#39;excès est nécessaire. Vérifier les fuites de vide. </li><li> Préparer la résine en mélangeant la résine époxy et du durcisseur selon un rapport de poids de 100 à 19. Degas la résine sous une pression réduite pour éliminer toutes les bulles d&#39;air emprisonnées pendant le malaxage de la résine époxy et le durcisseur. </li><li> Une fois la VARI mis en place est déterminé à être sans fuite, nourrir la résine via le tube relié au tube de oméga. </li><li> S&#39;assurer que la résine est introduite lentement de telle sorte qu&#39;il ait le temps d&#39;imprégner dans la préforme de fibre. Permettre à la résine de s&#39;écouler hors du tube de sortie de résine et de pénétrer dans le tissu de reniflard jusqu&#39;à ce qu&#39;aucune bulle d&#39;air peuvent être observées sortant du tube de sortie. </li><li> Sceller le tube de sortie et permettre à la résine de durcir pendant 24 heures à température ambiante, suivi d&#39;un post-curéng étape à 50 ° C pendant 16 heures. Note: (1) Le cycle de durcissement est une résine à charge. (2) Il est très important que le vide maximal est atteint dans le VARI mis en place et il n&#39;y a pas de fuite de vide au sein de mise en place. Une mauvaise mise en place VARI (non vide maximum ou la réalisation d&#39;une fuite) se traduira par des pores dans les composites fabriqués et de la fraction volumique de fibres réduit de manière significative dans les composites. (3) Le taux d&#39;époxy-durcisseur de la résine est dépendant. S&#39;il vous plaît vérifier la fiche produit de la résine époxy pour le rapport à durcisseur avant de les mélanger. </li></ol>

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C., 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=Impregnating+a+fibrous+reinforcing+substrate+with+a+resin,+by+using+a+vacuum+and+differential+pressure+in+a+dual+chambered+system.">Impregnating a fibrous reinforcing substrate with a resin, by using a vacuum and differential pressure in a dual chambered system.</a> US patent. , (2001).</li><li>Seemann, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vacuum+assisted+moulding+of+fibre+reinforced+plastic+structures|in+which+even+distribution+of+resin+is+ensured+by+removable+medium+having+upwardly+facing+openings+and+connecting+lateral+passages.">Vacuum assisted moulding of fibre reinforced plastic structures|in which even distribution of resin is ensured by removable medium having upwardly facing openings and connecting lateral passages.</a> US patent. , (1989).</li></ol>

Les auteurs n&#39;ont rien à révéler.

Nous avons montré dans cette expérience que les fibres de sisal lâches peuvent être liés avec la Colombie-Britannique. Toutefois, le choix des fibres n&#39;est pas limitée aux fibres juste sisal. D&#39;autres types de fibres, telles que le lin et le chanvre, peuvent également être utilisés. En plus de cela, nous avons également montré que la farine de bois, du papier recyclé, et la pâte à dissoudre peut également être lié en préformes rigides et robustes en utilisant un liant de la Colombie-Britannique (résultats non encore publié). Le critère est que les fibres utilisées doivent être hydrophiles et absorber l&#39;eau. Comme mentionné ci-dessus, le caractère hydrophile des fibres va absorber de l&#39;eau, en tirant dans la BC qui est dispersé dans le milieu. La Colombie-Britannique est filtré contre la surface de ces fibres hydrophiles et forme une couche de revêtement BC lorsque les fibres sont séchées. Bien que la cellulose bactérienne peut être déposée autour de fibres naturelles par mise en culture d&#39;Acetobacter xylinus en présence de fibres naturelles 5, 29, 30, ce processus est laborieux et reexige des bioréacteurs coûteux avec un contrôle strict du pH et de la teneur en oxygène dissous. Notre procédé amélioré, d&#39;autre part, repose sur un procédé de fabrication du papier (par exemple: la dispersion de fibres naturelles d&#39;une suspension de BC) et il n&#39;est pas nécessaire pour les bioréacteurs 31. En ce qui concerne l&#39;application des fibres naturelles dans les composites, orientées de manière aléatoire non-tissé (court et orientées au hasard) des préformes en fibres naturelles sont produites par un aiguilletage (couture) essentiellement de fibres de polymère (typiquement un polyester) par l&#39;intermédiaire de fibres compactées en vrac 33. Pour faire un composite, les préformes fibreuses sont ensuite placées dans un moule et infusés avec une résine. fibres de polymères peuvent également être mélangées avec des fibres naturelles 34 (typiquement de lin, de chanvre, de jute ou d&#39;) ou dispersé dans une suspension de fibres naturelles et 35 filtrés sous vide à haute fraction volumique de polymère (50% vol.). Cette natte en fibres de fibres de polymère naturel (préforme) est alors ensuite chauffé pour faire fondre le polymère de pro dui re une structure composite. Les derniers procédés de fabrication de composites sont intrinsèquement évolutive mais sont limitées par le choix des fibres de polymère (polymère doit fondre à des températures inférieures à la température de dégradation des fibres) qui peuvent être utilisés pour fabriquer des préformes et, par conséquent, le type de matrices disponibles pour fabriquer des composites. En utilisant notre méthode, BC n&#39;agit pas seulement en tant que liant, il agit également en tant que nano-renfort 32. Comme mentionné précédemment, le module d&#39;un nanofibres de BC individu de Young a été estimé à 114 GPa. Alors que la seule force de traction de la Colombie-Britannique n&#39;est pas connue, la résistance à la traction des fibres de bois et tuniciers TEMPO-oxydé simples a été récemment mesurée à l&#39;aide d&#39;ultrasons cavitation induite 36. Une résistance à la traction d&#39;entre 0,8 à 1,5 GPa a été mesurée pour ces nanofibres individuelles. Ces propriétés mécaniques, ainsi que le potentiel de liaison de la Colombie-Britannique, BC fait un excellent candidat pour produire à court natur vraiment vert et orientées de manière aléatoireal renforcés par des fibres, matériaux composites renouvelables bactériennes cellulose renforcé avec des performances mécaniques qui dépasse les polymères renforcés de fibres conventionnelles. En terme de fabrication de matériaux composites, notre processus de fabrication préféré est le sac double vide assisté résine perfusion discuté (DBVI) développé par Waldrop et al. 37 Contrairement à la seul sac vide assisté perfusion plus classique de résine (aussi connu comme le processus Seemann 38), DBVI emploie deux sacs de vide indépendants pendant le processus d&#39;infusion (voir figure 2). Alors que le processus Seemann va travailler pour la fabrication de composites, ce processus pourrait souffrir de sac de l&#39;aspirateur de détente derrière le front d&#39;écoulement de la résine. Lorsque cela se produit, la zone où la détente se sentira mou et spongieux. Le sac de l&#39;aspirateur détente entraîne le sac sous vide en s&#39;éloignant du fluide d&#39;écoulement due à l&#39;écoulement préférentiel de résine liquide dans le trajet de moindre résistance. Tsa va provoquer les composites fabriqués pour avoir non uniformes fractions volumiques de fibres (c&#39;est à dire la zone de détente aura une fraction volumique de fibres inférieure à la superficie non détendue du sac de l&#39;aspirateur). DBVI ne souffre pas de cet inconvénient, comme le sac de vide interne ne se détend derrière le front d&#39;écoulement de la résine liquide. En conséquence, les panneaux composites résultantes auront plus élevé que la fraction volumique de fibre moyenne et l&#39;épaisseur plus uniforme. De plus, l&#39;utilisation de la poche à vide externe fournit une redondance dans le système et améliore l&#39;intégrité du vide du processus d&#39;infusion de liquide.

Constante augmentation des prix du pétrole et la demande croissante du public pour un avenir durable ont suscité et relancé la recherche et le développement de matériaux verts, en particulier les polymères et composites. Malheureusement, les performances thermo-mécaniques des polymères vertes ou renouvelables est souvent inférieure par rapport aux polymères classiques à base de pétrole 1. Par exemple, disponible dans le commerce polylactide (PLA) et le polyhydroxybutyrate (PHB) sont cassants et possèdent de faibles températures de déformation à la chaleur. Une solution de création de matériaux renouvelables qui répondent ou dépassent même les performances des matériaux d&#39;ingénierie couramment utilisés à base de pétrole est à apprendre du passé; Henry Ford a utilisé une stratégie composite, c&#39;est à dire la combinaison des polymères bio-based/renewable avec un renfort 2, pour améliorer les propriétés des polymères renouvelables. Il est souvent affirmé que des fibres naturelles servent candidat idéal en renfort en raison de leur faible coût, de faible densité, renewabilité et la biodégradabilité 3. Composites en fibres naturelles ont vu une renaissance dans les années 1990 comme on peut le voir par l&#39;augmentation exponentielle du nombre de publications scientifiques évaluées par des pairs (figure 1) 4. Cependant, la nature hydrophile de fibres naturelles et les caractéristiques hydrophobes de la plupart des matières thermoplastiques sont souvent reproché à entraîner une mauvaise adhérence fibres-matrice 5, ce qui se traduit souvent par une mauvaise tenue mécanique des composites polymères renforcés par des fibres qui en résultent. Pour résoudre ce problème, de nombreux chercheurs ont tenté de modifier chimiquement la surface des fibres naturelles 6,7. Ces modifications chimiques comprennent l&#39;acétylation 8, 9 silylation, un polymère de greffage 10, 11,12 traitements isocyanate, l&#39;utilisation d&#39;agents de couplage à maléate de 13 à 17, 18 et benzoylation. Même si ces traitements chimiques ont rendu fibres naturelles plus hydrophobe, la résultante naturelle de fibres renforcerd polymères toujours pas réussi à offrir en termes de performances mécaniques 19. Thomason 20 émis l&#39;hypothèse que cette défaillance peut être le résultat de l&#39;anisotropie et le haut coefficient de dilatation thermique linéaire de fibres naturelles. En plus de cela, les fibres naturelles souffrent également d&#39;inconvénients tels que la température limitée de traitement 21, de lot à lot variabilité 3, à faible résistance à la traction par rapport à des fibres synthétiques, telles que le verre, d&#39;aramide ou de fibres de carbone et de l&#39;absence de procédés de fabrication appropriés pour produire des fibres naturelles composites polymères renforcés. Ainsi, l&#39;utilisation de fibres naturelles comme renfort ne sera pas suffisant pour combler l&#39;écart bien-performance précitée entre les matériaux verts et des polymères à base de pétrole. Nanocellulose est un agent de renforcement verte émergente. En particulier, la nanocellulose produite par des bactéries, telles que des espèces Acetobacter 22, aussi connu comme cellulos bactériennese est une alternative intéressante pour la conception de matériaux verts 23 en raison de la possibilité d&#39;exploiter la grande rigidité et la résistance de cristaux de cellulose 24. La raideur d&#39;un monocristal de cellulose a été estimée à environ 100 à 160 GPa utilisant la diffraction des rayons X, spectroscopie Raman et les simulations numériques de 25 à 27. C&#39;est plus que des fibres de verre ~ 70 GPa, qui sont cependant beaucoup plus dense. Cellulose bactérienne (BC) est aussi intrinsèquement nano-taille avec un diamètre d&#39;environ 50 nm et plusieurs micromètres de longueur 28. Nous avons signalé une méthode pour revêtir naturelles (sisal et le chanvre) fibres avec des couches de la Colombie-Britannique en cultivant Acetobacter xylinius à la présence de fibres naturelles 5,29,30. Cela a conduit à une meilleure adhérence interfaciale entre PLLA et fibres naturelles BC revêtus 29,31. Afin de simplifier le processus de revêtement de ces fibres, Lee et al. 31 a développé un procédé de revêtement naturel (sisal) Fibers sans l&#39;utilisation de bioréacteurs. Cette méthode est basée procédé d&#39;immersion de la suspension, de sorte que les fibres de sisal secs sont plongés dans une suspension de la Colombie-Britannique. Une extension de ce procédé 32 est de filtrer la suspension aqueuse contenant des fibres de sisal lâches et BC pour produire des préformes de fibre de sisal typique convenant pour la fabrication de structures composites.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1196px;" width="1196">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:216px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:624px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Bacterial cellulose</td>
			<td style="width:216px;">fzmb</td>
			<td style="width:119px;">9004-34-6</td>
			<td>The CAS number is based on the CAS number for cellulose</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Sisal fibres</td>
			<td style="width:216px;">Wigglesworth &#38; Co. Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>The type of fibres can be substituted with any type of natural fibres</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Prime 20 ULV</td>
			<td style="width:216px;">SP Gurit</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>The type of resin can be substituted with any type of liquid resin designed for vacuum assisted resin infusion</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;"></td>
			<td style="width:216px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:237px;">Formax standard sheet mould</td>
			<td style="width:216px;">Adirondack Machine Corporation</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>This piece of equipment could be replaced with a B&#252;chner funnel.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Vacuum pump</td>
			<td style="width:216px;">Edwards, UK</td>
			<td style="width:119px;">XDS 5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Hot plate</td>
			<td style="width:216px;">Wenesco Inc, USA</td>
			<td style="width:119px;">HP 1836-AH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:237px;">Porous PTFE coated glass release fabric</td>
			<td style="width:216px;">Tygavac Advaced Materials Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">TFG075P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:237px;">Omega tubes</td>
			<td style="width:216px;">Tygavac Advaced Materials Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">Omegaflow 313</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Breather cloth</td>
			<td style="width:216px;">EasyComposites Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Pressure sensitive tapes</td>
			<td style="width:216px;">Aerovac, UK</td>
			<td style="width:119px;">SM5127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:237px;">Vacuum bagging film (FEP)</td>
			<td style="width:216px;">Tygavac Advaced Materials Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">RF260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Vacuum bagging film (Nylon)</td>
			<td style="width:216px;">Aerovac, UK</td>
			<td style="width:119px;">Capran 519</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

manufacturing of robust natural fiber preforms utilizing bacterial cellulose as binder

Un nouveau procédé de fabrication de préformes en fibres naturelles rigides et robustes est présenté ici. Cette méthode est basée sur un procédé de fabrication de papier, de sorte que les fibres de sisal lâches et courtes sont dispersés dans une suspension aqueuse contenant de la cellulose bactérienne. La fibre et nanocellulose suspension est ensuite filtrée (en utilisant le vide ou la gravité) et le gâteau de filtration humide pressées pour faire sortir toute l&#39;eau en excès, suivie d&#39;une étape de séchage. Cela se traduira par la cornification du réseau de cellulose bactérienne, en maintenant les fibres naturelles en vrac ensemble. Notre procédé est particulièrement adapté pour la fabrication de préformes rigides et robustes de fibres hydrophiles. La nature poreuse et hydrophile de ces fibres se traduit par l&#39;absorption d&#39;eau importante, en tirant dans la cellulose bactérienne dispersés dans la suspension. La cellulose bactérienne est ensuite filtré sur la surface de ces fibres, formation d&#39;un revêtement de cellulose bactérienne. Lorsque la cellule bactérienne par des fibres lâchesulose suspension est filtré et séché, la cellulose bactérienne adjacent forme un réseau et cornifiée pour maintenir les fibres ensemble autrement lâches. L&#39;introduction de la cellulose bactérienne dans la préforme a entraîné une augmentation significative des propriétés mécaniques des préformes de fibre. Cela peut être attribué à la forte rigidité et la résistance du réseau de cellulose bactérienne. Avec cette préforme, haute performance composites hiérarchiques renouvelables peuvent également être fabriqués en utilisant des méthodes de production de composites classiques, tels que les films résine perfusion (RFI) ou transfert de résine (RTM). Ici, nous décrivons également la fabrication de composites hiérarchiques renouvelables en utilisant le double sac vide infusion de résine assistée.

Sans un liant de la Colombie-Britannique, les fibres courtes de sisal lâches sont maintenus ensemble uniquement par friction et enchevêtrements entre les fibres. En conséquence, cette préforme est lâche et il n&#39;a pas été en mesure de soutenir de poids. Figure 3 montre la préforme en fibres de sisal sans BC en tant que liant, avec une charge appliquée dans le mode de flexion 3 points. La préforme peut être considéré comme assez lâche et quand une charge est appliquée par l&#39;ajout d&#39;eau dans la coupe de polypropylène, la préforme commence à dévier sévèrement. La charge appliquée est équivalent à 40 g d&#39;eau. Cependant, lorsque 20 en poids. BC% a été utilisé comme liant pour ces courtes fibres de sisal et en vrac, d&#39;une préforme fibreuse rigide est fabriqué. Cette préforme peut résister à la charge d&#39;une tasse de polypropylène plein (~ 170 g) sans aucune déviation significative (Figure 3). microscope électronique à balayage d&#39;un type BC-sisal préforme de fibre sont présentés dans la figure 4. Colombie-Britannique peut être vu pour être couvrant la surface deles fibres de sisal. Cet effet est dû à la nature hydrophile des fibres de sisal (ou d&#39;autres fibres naturelles). Le caractère hydrophile des fibres de sisal absorbe de l&#39;eau, en tirant dans la BC qui est dispersé dans le milieu. Puisque BC est plus grande que les pores des fibres naturelles, ils n&#39;étaient pas capables de pénétrer dans les fibres. Au lieu de cela, ils ont été filtrés sur la surface de fibres de sisal et forment une couche de revêtement BC lorsque les fibres sont séchées. Les performances mécaniques de ces préformes de fibres sous tension est indiquée dans le tableau 1. En raison de la nature poreuse des préformes fibreuses ayant une porosité de ~ 70%, la résistance à la traction (charge par unité de surface) de la préforme n&#39;est pas bien définie. Par conséquent, nous présentons des tables de la force de traction (de charge nécessaire à l&#39;échec de l&#39;échantillon par unité de largeur, qui est de 15 mm dans notre expérience, de la matière) et l&#39;indice de traction (force de traction par unité grammage) de nos échantillons. Un indice de 12,1 kN · m -1 force de traction et la traction<html> et 15 N · m · g -1 a été mesurée, respectivement, lors de 20 en poids. BC% a été utilisé comme liant. Cependant, les propriétés de traction des ordonnées de préformes de fibres de sisal n&#39;étaient pas mesurables que la préforme fibreuse est lâche. Figure Legends: <img alt="Figure 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51432/51432fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51432/51432fig1.jpg" /> Figure 1. Nombre de publications dans le domaine des fibres naturelles et des matériaux composites. Les données ont été recueillies à partir du Web of Knowledge en utilisant une recherche par mot clé de «fib naturel * &#39;ET&#39; composite * &#39;, respectivement. Obtenu à partir de Bismarck et al. 4 avec l&#39;aimable autorisation de la revue Scientific American Publishing Ltd files/ftp_upload/51432/51432fig2.jpg &quot;/&gt; Figure 2. Schéma de vide double sac infusion de résine assistée. <img alt="Figure 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51432/51432fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51432/51432fig3.jpg" /> Figure 3. Photographies illustrant la différence de rigidité à la flexion de préformes de fibre de sisal (sans deux images du haut) et avec (en bas deux images) Colombie-Britannique en tant que liant. <img alt="Figure 4" fo:content-width="3in" fo:src="/files/ftp_upload/51432/51432fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51432/51432fig4.jpg" /> .. Micrographies Figure 4 électronique à balayage d&#39;une préforme de fibre naturelle typique utilisant BC en tant que liant à différents grossissements Haut: 100X, milieu: 1000 X et bas: 25 000 X, respectivement. (A) et (b) désignent le SIfibres sal et la Colombie-Britannique nanofibrilles, respectivement. <table border="1" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Matériels </td><td> La force de traction (kN · m -1) </td><td> Indice de la traction (N · m -1 · g) </td></tr><tr><td> Neat sisal préforme </td><td> Non mesurable </td><td> Non mesurable </td></tr><tr><td> BC-sisal préforme </td><td> 12,1 ± 2,4 </td><td> 15 ± 3 </td></tr></tbody></table> Tableau 1. Des propriétés de traction des préformes de fibres de sisal, avec et sans BC comme liant.

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Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder

Nous présentons une nouvelle méthode de fabrication de préformes rigides et robustes fibres naturelles courtes en utilisant un procédé de fabrication de papier. Cellulose bactérienne agit simultanément en tant que liant pour les fibres lâches et donne de la rigidité aux préformes de fibres. Ces préformes peuvent être infusées avec une résine pour produire des composites hiérarchiques vraiment verts.

Fabrication robuste préformes à fibres naturelles Utilisant bactérienne Cellulose Binder

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose ...

manufacturing-robust-natural-fiber-preforms-utilizing-bacterial

Research

JoVE Journal

Bioengineering

27.3K vues.  University of Vienna.  Nous présentons une nouvelle méthode de fabrication de préformes rigides et robustes fibres naturelles courtes en utilisant un procédé de fabrication de papier. Cellulose bactérienne agit simultanément en tant que liant pour les fibres lâches et donne de la rigidité aux préformes de fibres. Ces préformes peuvent être infusées avec une résine pour produire des composites hiérarchiques vraiment verts. 

Vidéo: Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder

Patient-specific Modeling of the Heart: Estimation of Ventricular Fiber Orientations

Patient-specific simulations of heart (dys)function aimed at personalizing cardiac therapy are hampered by the absence of in vivo imaging technology for clinically acquiring myocardial fiber orientations. The objective of this project was to develop a methodology to estimate cardiac fiber orientations from in vivo images of patient heart geometries. An accurate representation of ventricular geometry and fiber orientations was reconstructed, respectively, from high-resolution ex vivo structural magnetic resonance (MR) and diffusion tensor (DT) MR images of a normal human heart, referred to as the atlas. Ventricular geometry of a patient heart was extracted, via semiautomatic segmentation, from an in vivo computed tomography (CT) image. Using image transformation algorithms, the atlas ventricular geometry was deformed to match that of the patient. Finally, the deformation field was applied to the atlas fiber orientations to obtain an estimate of patient fiber orientations. The accuracy of the fiber estimates was assessed using six normal and three failing canine hearts. The mean absolute difference between inclination angles of acquired and estimated fiber orientations was 15.4 &deg;. Computational simulations of ventricular activation maps and pseudo-ECGs in sinus rhythm and ventricular tachycardia indicated that there are no significant differences between estimated and acquired fiber orientations at a clinically observable level.The new insights obtained from the project will pave the way for the development of patient-specific models of the heart that can aid physicians in personalized diagnosis and decisions regarding electrophysiological interventions.

A methodology to estimate ventricular fiber orientations from in vivo images of patient heart geometries for personalized modeling is described. Validation of the methodology performed using normal and failing canine hearts demonstrate that that there are no significant differences between estimated and acquired fiber orientations at a clinically observable level.

Spécifique au patient Modeling of the Heart: Estimation des orientations des fibres ventriculaires

Patient-specific  simulations of heart (dys)function aimed at personalizing cardiac therapy are hampered  by the absence of in vivo imaging technology for ...

Recherche

Bio-ingénierie

High-throughput, Automated Extraction of DNA and RNA from Clinical Samples using TruTip Technology on Common Liquid Handling Robots

TruTip is a simple nucleic acid extraction technology whereby a porous, monolithic binding matrix is inserted into a pipette tip. The geometry of the monolith can be adapted for specific pipette tips ranging in volume from 1.0 to 5.0 ml. The large porosity of the monolith enables viscous or complex samples to readily pass through it with minimal fluidic backpressure. Bi-directional flow maximizes residence time between the monolith and sample, and enables large sample volumes to be processed within a single TruTip. The fundamental steps, irrespective of sample volume or TruTip geometry, include cell lysis, nucleic acid binding to the inner pores of the TruTip monolith, washing away unbound sample components and lysis buffers, and eluting purified and concentrated nucleic acids into an appropriate buffer. The attributes and adaptability of TruTip are demonstrated in three automated clinical sample processing protocols using an Eppendorf epMotion 5070, Hamilton STAR and STARplus liquid handling robots, including RNA isolation from nasopharyngeal aspirate, genomic DNA isolation from whole blood, and fetal DNA extraction and enrichment from large volumes of maternal plasma (respectively).

TruTip is a simple nucleic acid extraction technology whereby a porous, monolithic binding matrix is inserted into a pipette tip. Consequently, the sample preparation format is compatible with most liquid handling instruments, and can be used for many medium to high-throughput clinical applications and sample types.

À haut débit, l&#39;extraction automatisée de l&#39;ADN et de l&#39;ARN dans des échantillons cliniques utilisant la technologie TruTip sur des robots de manipulation de liquide commune

TruTip is a simple nucleic acid extraction  technology whereby a porous, monolithic binding matrix is inserted into a  pipette tip. The geometry of the ...

Manufacturing Devices and Instruments for Easier Rat Liver Transplantation

Orthotopic rat liver transplantation is a popular model, which has been shown in a recent JoVE paper with the use of the "quick-linker" device. This technique allows for easier venous cuff-anatomoses after a reasonable learning curve. The device is composed of two handles, which are carved out from scalpel blades, one approximator, which is obtained by modifying Kocher's forceps, and cuffs designed from fine-bore polyethylene tubing. The whole process can be performed at a low-cost using common laboratory material. The present report provides a step-by-step protocol for the design of the required pieces and includes stencils.

We describe the design of the &#x201C;quick-linker&#x201D; device for easier orthotopic rat liver transplantation.

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Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This technology has shown potential in addressing previously challenging applications; including, delivery to primary immune cells, cell reprogramming, carbon nanotube, and quantum dot delivery. This vector-free microfluidic platform relies on mechanical disruption of the cell membrane to facilitate cytosolic delivery of the target material. Herein, we describe the detailed method of use for these microfluidic devices including, device assembly, cell preparation, and system operation. This delivery approach requires a brief optimization of device type and operating conditions for previously unreported applications. The provided instructions are generalizable to most cell types and delivery materials as this system does not require specialized buffers or chemical modification/conjugation steps. This work also provides recommendations on how to improve device performance and trouble-shoot potential issues related to clogging, low delivery efficiencies, and cell viability.

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Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This ...

Electrospun Nanofiber Scaffolds with Gradations in Fiber Organization

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible applications in controlling cell morphology/orientation. Nanofiber organization is controlled with a new fabrication apparatus that enables the gradual decrease of fiber organization in a scaffold. Changing the alignment of fibers is achieved through decreasing deposition time of random electrospun fibers on a uniaxially aligned fiber mat. By covering the collector with a moving barrier/mask, along the same axis as fiber deposition, the organizational structure is easily controlled. For tissue engineering purposes, adipose-derived stem cells can be seeded to these scaffolds. Stem cells undergo morphological changes as a result of their position on the varied organizational structure, and can potentially differentiate into different cell types depending on their locations. Additionally, the graded organization of fibers enhances the biomimicry of nanofiber scaffolds so they more closely resemble the natural orientations of collagen nanofibers at tendon-to-bone insertion site compared to traditional scaffolds. Through nanoencapsulation, the gradated fibers also afford the possibility to construct chemical gradients in fiber scaffolds, and thereby further strengthen their potential applications in fast screening of cell-materials interaction and interfacial tissue regeneration. This technique enables the production of continuous gradient scaffolds, but it also can potentially produce fibers in discrete steps by controlling the movement of the moving barrier/mask in a discrete fashion.

Here, we present a protocol to fabricate electrospun nanofiber scaffolds with gradated organization of fibers and explore their applications in regulating cell morphology/orientation. Gradients with regard to physical and chemical properties of the nanofiber scaffolds offer a wide variety of applications in the biomedical field.

Électrofilées nanofibres échafaudages avec des gradations dans l&#39;organisation fibre

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible ...

Techniques for the Evolution of Robust Pentose-fermenting Yeast for Bioconversion of Lignocellulose to Ethanol

Lignocellulosic biomass is an abundant, renewable feedstock useful for production of fuel-grade ethanol and other bio-products. Pretreatment and enzyme saccharification processes release sugars that can be fermented by yeast. Traditional industrial yeasts do not ferment xylose (comprising up to 40% of plant sugars) and are not able to function in concentrated hydrolyzates. Concentrated hydrolyzates are needed to support economical ethanol recovery, but they are laden with toxic byproducts generated during pretreatment. While detoxification methods can render hydrolyzates fermentable, they are costly and generate waste disposal liabilities. Here, adaptive evolution and isolation techniques are described and demonstrated to yield derivatives of the native Scheffersomyces stipitis strain NRRL Y-7124 that are able to efficiently convert hydrolyzates to economically recoverable ethanol despite adverse culture conditions. Improved individuals are enriched in an evolving population using multiple selection pressures reliant on natural genetic diversity of the S. stipitis population and mutations induced by exposures to two diverse hydrolyzates, ethanol or UV radiation. Final evolution cultures are dilution plated to harvest predominant isolates, while intermediate populations, frozen in glycerol at various stages of evolution, are enriched on selective media using appropriate stress gradients to recover most promising isolates through dilution plating. Isolates are screened on various hydrolyzate types and ranked using a novel procedure involving dimensionless relative performance index (RPI) transformations of the xylose uptake rate and ethanol yield data. Using the RPI statistical parameter, an overall relative performance average is calculated to rank isolates based on multiple factors, including culture conditions (varying in nutrients and inhibitors) and kinetic characteristics. Through application of these techniques, derivatives of the parent strain had the following improved features in enzyme saccharified hydrolyzates at pH 5-6: reduced initial lag phase preceding growth, reduced diauxic lag during glucose-xylose transition, significantly enhanced fermentation rates, improved ethanol tolerance and accumulation to 40 g/L.

Adaptive evolution and isolation techniques are described and demonstrated to yield derivatives of Scheffersomyces stipitis strain NRRL Y-7124 that are able to rapidly consume hexose and pentose mixed sugars in enzyme saccharified undetoxified hydrolyzates and to accumulate over 40 g/L ethanol.

Techniques pour l&#39;évolution de la levure robuste Pentose-fermentation pour la bioconversion de lignocellulose en éthanol

Lignocellulosic biomass is an abundant, renewable feedstock useful for production of fuel-grade ethanol and other bio-products. Pretreatment and enzyme ...

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps compared to standard metallographic sample preparation procedures. The paper proposes a novel bespoke rig for dynamic domain imaging with in situ BH (magnetic hysteresis) measurements and elaborates the protocols for the sensor preparation and the use of the rig to ensure accurate BH measurement. The protocols for static and ordinary dynamic domain imaging (without in situ BH measurements) are also presented. The reported method takes advantage of the convenience and high sensitivity of the traditional Bitter method and enables in situ BH measurement without interrupting or interfering with the domain wall movement processes. This facilitates establishing a direct and quantitative link between the domain wall movement processes&#8211;microstructural feature interactions in ferritic steels with their BH loops. This method is anticipated to become a useful tool for the fundamental study of microstructure&#8211;magnetic property relationships in steels and to help interpret the electromagnetic sensor signals for non-destructive evaluation of steel microstructures.

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample and sensor preparation procedures and the protocols for using the test rig particularly for dynamic domain imaging with in situ BH measurements in order to achieve optimal domain pattern quality and accurate BH measurements.

Installation optimisée et protocole d’imagerie de domaines magnétiques sur mesure In Situ de hystérésis

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions

Monolithic honeycomb structures have been attractive to multidisciplinary fields due to their high strength-to-weight ratio. Particularly, microhoneycomb monoliths (MHMs) with micrometer-scale channels are expected as efficient platforms for reactions and separations because of their large surface areas. Up to now, MHMs have been prepared by a unidirectional freeze-drying (UDF) method only from very limited precursors. Herein, we report a protocol from which a series of MHMs consisting of different components can be obtained. Recently, we found that cellulose nanofibers function as a distinct structure-directing agent towards the formation of MHMs through the UDF process. By mixing the cellulose nanofibers with water soluble substances which do not yield MHMs, a variety of composite MHMs can be prepared. This significantly enriches the chemical constitution of MHMs towards versatile applications.

Here, we present a general protocol to prepare a variety of microhoneycomb monoliths (MHMs) in which fluid can pass through with an extremely low pressure drop. MHMs obtained are expected to be used as filters, catalyst supports, flow-type electrodes, sensors and scaffolds for biomaterials.

Monolithes de Microhoneycomb préparés par la lyophilisation unidirectionnel de nanofibres Cellulose basé Sols : méthode et Extensions

Monolithic honeycomb structures have been attractive to multidisciplinary fields due to their high strength-to-weight ratio. Particularly, microhoneycomb ...

Recombinant Collagen I Peptide Microcarriers for Cell Expansion and Their Potential Use As Cell Delivery System in a Bioreactor Model

Tissue engineering is a promising field, focused on developing solutions for the increasing demand on tissues and organs regarding transplantation purposes. The process to generate such tissues is complex, and includes an appropriate combination of specific cell types, scaffolds, and physical or biochemical stimuli to guide cell growth and differentiation. Microcarriers represent an appealing tool to expand cells in a three-dimensional (3D) microenvironment, since they provide higher surface-to volume ratios and mimic more closely the in vivo situation compared to traditional two-dimensional methods. The vascular system, supplying oxygen and nutrients to the cells and ensuring waste removal, constitutes an important building block when generating engineered tissues. In fact, most constructs fail after being implanted due to lacking vascular support. In this study, we present a protocol for endothelial cell expansion on recombinant collagen-based microcarriers under dynamic conditions in spinner flask and bioreactors, and we explain how to determine in this setting cell viability and functionality. In addition, we propose a method for cell delivery for vascularization purposes without additional detachment steps necessary. Furthermore, we provide a strategy to evaluate the cell vascularization potential in a perfusion bioreactor on a decellularized&#160;biological matrix. We believe that the use of the presented methods could lead to the development of new cell-based therapies for a large range of tissue engineering applications in the clinical practice.

We propose a cell expansion protocol on macroporous microcarriers and their use as delivery system in a perfusion bioreactor to seed a decellularized tissue matrix. We also include different techniques to determine cell proliferation and viability of cells cultured on microcarriers. Furthermore, we demonstrate functionality of cells after bioreactor cultures.

Collagène recombinant j’ai microporteurs de Peptide pour l’Expansion des cellules et leur utilisation potentielle comme système de diffusion de cellule dans un bioréacteur modèle

Tissue engineering is a promising field, focused on developing solutions for the increasing demand on tissues and organs regarding transplantation ...

Manufacturing Abdominal Aorta Hydrogel Tissue-Mimicking Phantoms for Ultrasound Elastography Validation

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the tissue motion and infer or quantify the underlying biomechanical characteristics. For abdominal aortic aneurysms (AAA), biomechanical properties such as changes in the tissue's elastic modulus and estimates of the tissue stress may be essential for assessing the need for the surgical intervention. Abdominal aortic aneurysms US elastography could be a useful tool to monitor AAA progression and identify changes in biomechanical properties characteristic of high-risk patients.
A preliminary goal in the development of an AAA US elastography technique is the validation of the method using a physically relevant model with known material properties. Here we present a process for the production of AAA tissue-mimicking phantoms with physically relevant geometries and spatially modulated material properties. These tissue phantoms aim to mimic the US properties, material modulus, and geometry of the abdominal aortic aneurysms. Tissue phantoms are made using a polyvinyl alcohol cryogel (PVA-c) and molded using 3D printed parts created using computer aided design (CAD) software. The modulus of the phantoms is controlled by altering the concentration of PVA-c and by changing the number of freeze-thaw cycles used to polymerize the cryogel. The AAA phantoms are connected to a hemodynamic pump, designed to deform the phantoms with the physiologic cyclic pressure and flows. Ultra sound image sequences of the deforming phantoms allowed for the spatial calculation of the pressure normalized strain and the identification of mechanical properties of the vessel wall. Representative results of the pressure normalized strain are presented.

Here we describe a method to manufacture aneurysmal, aortic tissue-mimicking phantoms for the use in testing ultrasound elastography. The combined use of computer-aided design (CAD) and 3-dimensional (3D) printing techniques produce aortic phantoms with predictable, complex geometries to validate the elastographic imaging algorithms with controlled experiments.

Aorte abdominale Hydrogel imitant le tissu de fabrication fantômes pour Validation élastographie par ultrasons

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the ...