המחברים מודים תמיכה כספית מFQRNT (Le Fonds קוויבק de la משוכלל ונדיר sur la טבע et les טכנולוגיות). המחברים מבקשים להודות לתמיכת הייעוץ של פרופ &#39;מרטין לווסק, פרופ&#39; שלי עלי אל Khakani וד&quot;ר Brahim עיסא.

1. המצאה של 3D Microfluidic רשתות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממסים את הדיו נמלט על 80 מעלות צלזיוס ולטעון אותו לתוך חבית מזרק 3 מיליליטר. הערה: הדיו הנמלט הוא תערובת בינארית של שעוות מייקרו וזלין עם שיעור משקל של 40:60. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר זרבובית בתצהיר בהתאם לקוטר החוט הרצוי (הקוטר למשל פנימי (ID) = 150 מיקרומטר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן את הזרבובית על חבית המזרק המכילה את חומר הדיו ולעלות אותו על בעל המזרק של הרובוט מחלק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתכנית Excel לעצב את נתיב העברתו של הרובוט מחלק לייצור של מבנה פיגום 3D הרצוי. הערה: ממדיו הכוללים של מבנה דיו 3D ומרווח &#39;סיבים בשכבת נתונה ניתן לתכנת בקלות, במקרה זה, את הממדים הם 60 מ&quot;מ אורך, 7.5 מ&quot;מ ברוחב, ו1.7 מ&quot;מ עובי עם 0.25 מ&quot;מ מרווח אופקי בין כל חוט להט. </li><li&gt; הגדר את הלחץ בתצהיר על וסת הלחץ ומהירות מחלק הרובוט. הערה: קוטר נימה הדיו הנמלט משתנה בהתאם לקוטר הנחיר, לחץ בתצהיר, צמיגות דיו ומהירות מחלק. כאן, קוטר החוט הוא ~ 150 מיקרומטר למהירות תצהיר של 4.7 מ&quot;מ / שנייה בלחץ שחול של 1.9 מגפ&quot;ס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל את הייצור של microscaffold עם התצהיר של הסיבים מבוססי דיו על מצע אפוקסי, מה שמוביל לדפוס 2D (איור 2 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפקיד את השכבות לאחר מכן על ידי ברציפות להגדיל כל z-המיקום של פייה מחלק בסכום השווה לקוטר של החוטים (איור 2b). הערה: מבני 3D תמיכה עצמית בגיאומטריות אחרות ושכבות רבות (לדוגמא: כמה שכבות מאות) יכול להיות בנויה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את שני חלקי אפוקסי (כלומר השרף והמקשה) המשמש לאנקפסולציה ודגת epתערובת Oxy תחת ואקום במשך זמן מוגדר (כאן, 0.15 רף 30 דקות) כדי להסיר את הבועות שנלכדו במהלך הערבוב של רכיבי אפוקסי. שים לב: בפעם degassing עשויה להשתנות עם זמן ג &#39;של תערובת אפוקסי. למערכת אפוקסי שונה, זמן degassing הנדרש עשוי להיות קצר או ארוך יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את שרף אפוקסי לתוך חבית מזרק 3 מיליליטר באמצעות מתקן נוזל על ידי הפעלת לחץ שלילי ולאחר מכן לעלות זרבובית קנס (למשל ID = 0.51 מ&quot;מ) לתוך חבית המזרק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום טיפות של אפוקסי על מבנה הפיגום נוטה בקצה העליון שלה תוך שימוש באותו מתקן הנוזל ורכוב נחיר כדי למזער את הסיכון להשמנת בועה במהלך אנקפסולציה אפוקסי. הערה: אפוקסי אז זורם לתוך החללים הריקים בין חוטים, מונעים על ידי כוחות הכבידה ונימים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך הצבת טיפות של אפוקסי על הפיגום עד החלל הריק בין חוטי פיגום מלא לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו EPO encapsulatingPrecure XY בטמפרטורת חדר למשך 24 שעות ולאחר מכן לשים את המבנה בתנור להודעה ריפוי-ב 60 ° C (איור 2 ג). הערה: לוח הזמנים של תרופה שונה עשויים להיות מיושמים למערכת אפוקסי שונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים את החלקים העודפים של אפוקסי באמצעות מסור דיוק לאחר ריפוי מלא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקדוח שני חורים בשני קצוות של המבנה ולהכניס שני צינורות פלסטיק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את הדיו נמלט מהמבנה כדלקמן: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את הדגימות בתנור בחום של C ° 90 ל30 דקות לעיבוי הדיו (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זמן קצר לאחר נטילת הדגימות מהתנור, לשטוף את רשת הערוץ עם השאיבה של מים מזוקקים חמים דרך הצינורות מחוברים לערוצים נפתחו למשך 5 דקות ואחריו הקסאן למשך 5 דקות נוספות. הערה: הסרת הדיו מניבה רשת microfluidic 3D ביניהם (איור 5). לאחר ניקוי של הרשתות באמצעות הקסאן מבוצע על מנת להסיר את possiעקבות שיורי ble של הדיו מקירות הערוץ. </li></ol></li></ol> 2. Nanocomposite הכנה הערה: nanocomposites מוכן על ידי ערבוב תרופה כפולה שרף תרמופלסטיים (אולטרה סגול / חום לריפוי), או שרף אפוקסי או שרף מבוסס urethane וnanofillers (כאן, צינורות פחמן אחת חומה) בעומסים שונים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוסיף את הכמות הרצויה של צינורות לפתרון של 0.1 מ&quot;מ של שטח (IX האבץ protoporphyrin) או באצטון או dichloromethane 14 (איור 6). הערה: כאן, 150 מ&quot;ג של CNTs התווסף לפתרון (~ 50 מיליליטר) על מנת להכין nanocomposite עם ריכוז Nanotube סופי של WT 0.5%. זה צריך להיות גם ציינו שהשימוש בממסי טמפרטורת רתיחה גבוהה כמו DMF יש להימנע בשל חום ריפוי אפשרי של UV-אפוקסי השתמש במחקר זה בטמפרטורות מעל 60 מעלות צלזיוס במהלך האידוי הממס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sonicate suspension באמבטיה קולי ל30 דקות לdebundle מצרפי Nanotube (איור 6). הערה: מאמצים נוספים כגון סינון או ultracentrifugation של פתרון Nanotube צריכים להיעשות כדי להסיר את האשכולות גדולים שנותרו לפני הערבוב עם השרף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את השרף (או אפוקסי או urethane) עם ההשעיה Nanotube לאורך צלחת חמה ערבוב מגנטי בטמפרטורה נמוכה מעט מטמפרטורת רתיחת הממס (למשל C ° 50 לפתרון אצטון) למשך 4 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את תערובת nanocomposite לאמבטיה ultrasonication ובו זמנית חל sonication וחימום (40-50 ° C) במשך שעה 1 (איור 6). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו להתאדות ממס שיורי על ידי חימום nanocomposite ב30 מעלות צלזיוס במשך שעה 12 ולאחר מכן על 50 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות תחת ואקום (~ בר 0.1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גזירה לערבב את חומרי nanocomposite ידי העביר אותם דרך פער קטן בין הלחמניות במיקסר טחנה שלושה מתגלגלי ביורדוr לשבור אגרגטים Nanotube גדולים (איור 6). שמור על חלק של nanocomposite לפני שלושה מתגלגלי ערבוב לשם השוואה בתחילת מחקר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הפרמטרים של שלושה רול ערבוב (כלומר פערים ומסתובב במהירות). הערה: כאן, מהירות קבועה של 250 סל&quot;ד משמשת לרול הסינר. עם זאת, הפערים בין הלחמניות מופחתים בעיבוד של שלושה שלבים כדלקמן: 5 עובר ב25 מיקרומטר, 5 עובר ב10 מיקרומטר, ו10 עובר ב5 מיקרומטר, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגה התערובת הסופית תחת ואקום של ~ 0.1 רף 24 שעות באמצעות ייבוש להסיר בועות האוויר שנלכדו במהלך הערבוב. </li></ol> 3. Nanocomposite הסתננות (הזרקה) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את nanocomposites, שהוכן בסעיף 2, לתוך חבית מזרק 3 מיליליטר באמצעות מנפק הנוזל על ידי הפעלת לחץ שלילי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס זרבובית קנס (למשל ID = 0.51 מ&quot;מ) שמתאימה לצינורות הפלסטיק המחוברים לערוצים נפתחו (אותו צינורות משמשיםלהסרת הדיו) ולעגן אותה לתוך חבית המזרק המכילה את חומרי nanocomposite. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הלחץ הרצוי (כלומר לחץ חיובי) במתקן בלחץ. הערה: הנה, את לחץ הזרקת nanocomposite מוגדר ב400 kPa. הערה: ואקום (לחץ שלילי כלומר) יכול להיות מיושם על הצד השני (כלומר צד יציאה) כדי לסייע למילוי הרשת. ברגע שהלחץ מוחל, רשת microfluidic, שנבנתה בשנת 1 לפרוטוקול, מתמלאת על ידי השעיה nanocomposite, שנכנסה לרשת דרך צינורות הפלסטיק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זמן קצר לאחר ההזרקה, לחשוף את הקורות מרוכבים מלא nanocomposite לתאורת UV של מנורת UV למשך 30 דקות לprecuring. שים לב: הוא חשב פעולת precuring זה כדי להפחית את ההשפעה של תנועה הבראונית על הנטייה האפשרית CNTs. זה גם מקטין את הצטמקות מושרה בחום (איור 7) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פוסט לרפא את הקורות מיוצרות בתנורב, במקרה של UV-אפוקסי, 80 מעלות צלזיוס במשך שעה 1 ואחריו 130 מעלות צלזיוס במשך עוד שעה 1 (איור 7). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים את חלקי אפוקסי העודפים באמצעות מסור ולאחר מכן ללטש את הקורות לממדים הרצויים (כאן, ~ 60 מ&quot;מ אורך, ~ 6.8 מ&quot;מ ברוחב, ו~ 1.6 מ&quot;מ בעובי של הקורות יוצרו על מנת להקל על אפיון מכאני). </li></ol>

<ol>
	<li>Endo, M., 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=Applications+of+Carbon+Nanotubes+in+the+Twenty-First+Century.">Applications of Carbon Nanotubes in the Twenty-First Century.</a> Philosoph. Trans. Math. Phys. Eng. Sci. 362 (1823), 2223-2238 (2004).</li><li>Ear, Y., Silverman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+and+opportunities+in+multifunctional+nanocomposite+structures+for+aerospace+applications.">Challenges and opportunities in multifunctional nanocomposite structures for aerospace applications.</a> MRS Bull. 32 (4), 328-334 (2007).</li><li>Mirfakhrai, T., Krishna-Prasad, R., Nojeh, A., Madden, J. D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromechanical+actuation+of+single-walled+carbon+nanotubes:+an+ab+initio+simulation+study.+Nanotechnology.">Electromechanical actuation of single-walled carbon nanotubes: an ab initio simulation study. Nanotechnology.</a> Nanotechnology. 19 (31), 1-8 (2008).</li><li>Sahoo, N. G., Jung, Y. C., Yoo, H. J., Cho, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+carbon+nanotubes+and+polypyrrole+on+the+thermal,+mechanical+and+electroactive+shape-memory+properties+of+polyurethane+nanocomposites.">Influence of carbon nanotubes and polypyrrole on the thermal, mechanical and electroactive shape-memory properties of polyurethane nanocomposites.</a> Comp. Sci. Technol. 67 (9), 1920-1929 (2008).</li><li>Coleman, J. N., Khan, U., Gun'ko, Y. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+reinforcement+of+polymers+using+carbon+nanotubes.">Mechanical reinforcement of polymers using carbon nanotubes.</a> Adv. Mater. 18 (6), 689-706 (2006).</li><li>Fan, Z. H., Advani, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+orientation+state+of+carbon+nanotubes+in+shear+flow.">Characterization of orientation state of carbon nanotubes in shear flow.</a> Polymer. 46 (14), 5232-5240 (2005).</li><li>Abbasi, S., Carreau, P. J., Derdouri, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow-induced+particle+orientation+and+rheological+properties+of+suspensions+of+organoclays+in+thermoplastic+resins.">Flow-induced particle orientation and rheological properties of suspensions of organoclays in thermoplastic resins.</a> Polymer. 51 (4), 922-935 (2010).</li><li>Kimura, T., Ago, H., Tobita, M., Ohshima, S., Kyotani, M., Yumura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+composites+of+carbon+nanotubes+aligned+by+a+magnetic+field.">Polymer composites of carbon nanotubes aligned by a magnetic field.</a> Adv. Mater. 14 (19), 1380-1383 (2002).</li><li>Chronakis, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+nanocomposites+and+nanoceramics+based+on+polymer+nanofibers+using+electrospinning+process-A+review.">Novel nanocomposites and nanoceramics based on polymer nanofibers using electrospinning process-A review.</a> J. Mater. Process. Technol. 167 (2-3), 283-293 (2005).</li><li>Zhou, 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=Single+wall+carbon+nanotube+fibers+extruded+from+super-acid+suspensions:+preferred+orientation,+electrical,+and+thermal+transport.">Single wall carbon nanotube fibers extruded from super-acid suspensions: preferred orientation, electrical, and thermal transport.</a> J. Appl. Phys. 95 (2), 649-655 (2004).</li><li>Sandler, J. K. 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. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chaotic+mixing+in+three-dimensional+microvascular+networks+fabricated+by+direct-write+assembly.">Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks fabricated by direct-write assembly.</a> Nat. Mater. 2 (4), 265-271 (2003).</li><li>Lebel, L. L., Aissa, B., Khakani, A. E., Therriault, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+mechanical+characterization+of+laser+ablated+single-walled+carbon-nanotubes/polyurethane+nanocomposite+microbeams.">Preparation and mechanical characterization of laser ablated single-walled carbon-nanotubes/polyurethane nanocomposite microbeams.</a> Comp. Sci. Technol. 70 (3), 518-524 (2010).</li><li>Farahani, R. 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>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

הליך הניסוי שהוצג כאן הוא שיטת ייצור חדשה וגמישה כדי להתאים את הביצועים מכאניים של חומרים מבוססי פולימרים למטרות עיצוב חומר. באמצעות שיטה זו, ניתן להשיג תכונות הרצויות המבוססות על הבחירה הנכונה של רכיבים (חומרים הסתננו כלומר מטריצה ​​ועיקרית), כמו גם הנדסת המבנים מרוכבים. ראשית, הטכניקה מאפשרת ייצור של חומר אחד, מורכב מפולימרי תרמופלסטיים שונים, המייצג את תכונת טמפרטורה תלויה ייחודית אשר שונה מאלו של הרכיבים bulks 15. יתרון נוסף של השיטה הנוכחית על טכניקות ייצור nanocomposite אחרות שבי nanofillers מופץ באופן אחיד דרך כל המטריצה ​​הוא היכולת להציב מרחבית החיזוקים במקומות רצויים בקורות מרוכבים מחוזק 3D אלה. בשל יכולת מיצוב זה, כמות נמוכה יותר של ננו אולי היקריש צורך בחומרים מילוי להשיג 13 ביצועים מכאניים ספציפיים. מאז דפוס החיזוק מציית ישירה הכתיבה המקורית של פיגום הדיו, הריווח &#39;הסיבים בשכבה נתון מוגבל לכעשר פעמים קוטר חוטי דיו בשל מאפייני viscoelastic של הדיו הנמלט. מצד השני, מרווח קטן עלול להגביל את הזרימה של אפוקסי הנוזלי במהלך שלב אנקפסולציה אפוקסי. יתר על כן, בקוטר של נימה הדיו צריך להיות גדול מספיק (למשל, מעל 50 מיקרומטר), כדי להקל על ייצור (לדוגמא חול של דיו צמיג גבוה) וצעדי ייצור הבאים כגון חדירת nanocomposite לרשתות microfluidic. פוטנציאל נוסף של השיטה הנוכחית עשוי להיות היכולת של יישור CNTs הפרט או nanofillers אחר בכיוון הזרימה בזרימת גזירה 16 ידי חדירת nanocomposite במהירויות / לחצים גבוהים יותר, אם nanofillers היטבפיזור בבמהלך תהליך nanocomposite ערבוב. עם זאת, רמה גבוהה של יישור יכולה להיות מושגת רק בלחצים גבוהים מאוד חדירות (בשל קוטר ערוץ קטן), שעלול לגרום ללכידת אוויר ברשת בזמן החדירה. תמונות אופטיות נציג באיור 6 מראות nanocomposites שהוכן על ידי הליך הערבוב שהוצג בפרוטוקול 2 (שתי תמונות בחלק התחתון של הדמות). הכתמים הכהים שנצפו נחשבים אגרגטים Nanotube. לnanocomposite ultrasonicated, אגרגטים בגודל מיקרון בקוטר של עד ~ 7 מיקרומטר נמצאים תוך שינוי דרסטי של הגודל של המצרפים (עם ממוצע של ~ 1 מיקרומטר) הוא ציין לnanocomposite הגזירה מעורבת. מאז פיזור nanofiller משפיע על התכונות מכאניות וחשמליות של קורות nanocomposite 3D מיוצרים, פיזור משופר צריך להיות מושגת לקחת את מלוא היתרונות של מיקום 3D של נאןofillers באמצעות טכניקת הייצור הנוכחית. לכן, יש צורך במחקר נוסף כדי לחקור באופן שיטתי מדינות הפיזור של צינוריות ושימוש בnanofillers האחר, אשר יכול להיות מפוזר בקלות רבה יותר בתוך מטריצת אפוקסי. טכניקת הייצור הנוכחית עשויה לאפשר העיצוב של מוצרי nanocomposite 3D פונקציונליים ליישום microengineering 17. הטכניקה אינה מוגבלת לחומרים המשמשים במחקר זה. לכן, היישום של טכניקה זו ניתן יהיה להאריכו על ידי הניצול של חומרי תרמוסטית אחרים וnanofillers. בין מספר יישומים, ניטור בריאות מבני, מוצרי ספיגת רעידות והמיקרואלקטרוניקה יכול להיות מוזכרת.

nanocomposites פולימרים באמצעות ננו, במיוחד צינורות פחמן (CNTs) שולב מטריצות פולימר כוללים מאפיינים רב תכליתיים 1 עבור יישומים פוטנציאליים כגון חומרים מרוכבים מבניים 2, מערכות מייקרו 3 (למשל microsensors), ופולימרים חכמים 4. כמה מדרגות עיבוד הכוללים טיפול CNT וnanocomposite ערבוב שיטות עשויות להידרש desirably לפזר CNTs לתוך המטריצה. מאז יחס הממדים &#39;CNTs, טיפול המדינה ובשטח הפיזור שלהם בעיקר להשפיע על הביצועים החשמליים ומכאניים, הליך עיבוד nanocomposite עשוי להשתנות תלוי בתכונות הרצויות ליישום 5 ממוקד. יתר על כן, לתנאי העמסה ספציפיים, יישור CNTs לאורך כיוון רצוי וגם מיצוב החיזוקים במקומות רצויים לאפשר שיפור נוסף של התכונות מכאניות ו / או חשמליות של אלה nanocomposites. כמה טכניקות כגון זרימת הגזירה 6-7 ושדות אלקטרומגנטיים 8 כבר בשימוש כדי ליישר את CNTs לאורך כיוון רצוי במטריצת פולימר. יתר על כן, הנטייה CNT הנגרמת על ידי מגביל ממדי, במיוחד בחד ממד (1D) ושני מימדים (2D), נצפה במהלך העיבוד / יוצרים של חומרי nanocomposite 9-11. עם זאת, התפתחויות חדשות בתהליכי הייצור יש צורך עדיין כדי לאפשר שליטה מספקת של הנטייה תלת ממדי (3D) ו / או מיקום של חיזוק Nanotube במהלך הייצור של מוצר לתנאים אופטימליים. במאמר זה, אנו מציגים פרוטוקול לייצור קורות מרוכבים מחוזק 3D באמצעות חדירה מכוונת והמקומית של רשת microfluidic 3D עם השעיות nanocomposite הפולימר (איור 1). ראשית, הייצור של 3D מחובר microfluidicהרשת באה לידי ביטוי, הכוללת את הייצור הישיר לכתוב של סיבי דיו הנמלט 12-13 על מצעי אפוקסי (2a דמויות ו2b), ואחריו אנקפסולציה אפוקסי (איור 2 ג) והסרת הקרבת דיו (איור 2). השיטה ישירה לכתוב מורכבת מרובוט מבוקר מחשב שזז מנפק נוזל לאורך x, y, z וגרזנים (איור 3). טכניקה זו מספקת דרך מהירה וגמישה לפברק microdevices 3D עבור פוטוניים, MEMS ויישומי ביוטכנולוגיה (איור 4). לאחר מכן, הכנת nanocomposite הוא הוכיח, יחד עם החדירה שלה (או הזרקה) לרשת נקבובית תחת לחצים מבוקרים וקבועים שונים לייצור חומרים מרוכבים מחוזק 3D multiscale (2e דמויות ו2F). לבסוף, כמה תוצאות נציג יחד עם היישומים הפוטנציאליים שלהם מוצגות.

<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

קורות מרוכבים microstructured חיזקו עם מורכב בתלת ממד (3D) סיבים מיקרוסקופים nanocomposite דוגמת מיוצרים באמצעות חדירת nanocomposite של 3D מחובר רשתות microfluidic. הייצור של הקורות חיזוק מתחיל בייצור של רשתות microfluidic, הכולל תצהיר שכבה אחר שכבה של סיבי דיו נמלטים באמצעות רובוט מחלק, ממלא את החלל הריק שבין חוטים באמצעות שרף צמיגות נמוך, ריפוי השרף ולבסוף הסרת דיו. מבני 3D הנתמכים עצמיים בגיאומטריות אחרות ושכבות רבות (לדוגמא: כמה שכבות מאות) יכולים להיות בנויים בשיטה זו. אז רשתות microfluidic צינורי וכתוצאה מכך הם הסתננו עם השעיות nanocomposite תרמופלסטיים המכילות nanofillers (למשל צינורות פחמן אחת חומה), ולאחר מכן נרפאו. ההסתננות נעשית על ידי יישום הדרגתי בלחץ בין שני קצוות של n הריקetwork (בין אם על ידי הפעלת ואקום או microinjection בסיוע ואקום). לפני החדירה, השעיות nanocomposite מוכנות על ידי פיזור nanofillers למטריצות פולימר באמצעות ultrasonication ושלושה מתגלגלי ערבוב שיטות. Nanocomposites (כלומר החומרים שחדר) אז התגבש תחת תרופת חשיפת UV / חום, וכתוצאה מכך מבנה מורכב חיזק-3D. הטכניקה המוצגת כאן מאפשרת את התכנון של מוצרים מקרוסקופית nanocomposite פונקציונליים ליישומי microengineering כגון מפעילים וחיישנים.

8a דמויות ו8b מראה תמונה מייצגת של קורות מיוצרות ותמונה אופטית של החתך שלה, בהיקף של תשע שכבות של סיבי nanocomposite. 8C הדמויות ו8D להראות תמונות טיפוסיות SEM של פני השטח שבר מיוצר קורות ותמונה בהגדלה גבוהה יותר של ערוצים מלאים (כלומר microfibers nanocomposite המוטבע), בהתאמה. מאחר שלא debonding נתפסת בקיר הערוצים, זה הוגן לומר כי אפוקסי שמסביב והחומרים הסתננו הם דבקו גם כתוצאה מניקוי הנכון של הערוצים עם הקסאן לאחר הסרת הדיו. איור 9 מראה תמונה אופטית נציג של קרן נשברה במהלך הבדיקה מכאנית שבי הקסאן אינו משמש במהלך הסרת הדיו. debonding סיבים, כתוצאה מממשק מכאני עני הוא ציינה שייתכן שדבר נובעעקבות דיו נמלטים נותרו לאחר ניקוי רשת. איור 10 מציג את מודול האחסון, E &#39;, של דגימות יצוקות אפוקסי בתפזורת (כמו מבחני ביצועים) והקורות מחוזקים 3D. התוצאות מראות מגמות ייחודיות לקורות מיוצרות בו הם השילוב של מוטבע וחומרי אפוקסי שמסביב עם מאפיינים מעולים עם הנוכחות של רק ~ WT 0.18. CNTs%. איור 11 מציג את תוצאות בדיקת כיפוף שלוש נקודות של הקורות מרוכבים מיוצרות באמצעות DMA. כתוצאה ממיצוב CNTs, מודול לכפיפה של 3D חיזק קורות הראו גידול של 34% בהשוואה ל( אפוקסי השלם) הטהור חדר אפוקסי קורות. <img alt="איור 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig1highres.jpg" width="500" /> איור 1. ייצוג סכמטי של 3D-rnanocomposite einforced מיוצר על ידי גישת microinfiltration. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig1highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig2highres.jpg" width="500" /> איור 2. ייצוג סכמטי של הייצור של קורות מתכת 3D. (א) בתצהיר ישיר נימה דיו באמצעות רובוט מחלק, (ב) בתצהיר של מספר שכבות על גב אחד את השני על ידי הגדלת זרבובית הניפוק בכיוון-z, (ג ) ממלא את החלל הנקבובית בין סיבים באמצעות שרף צמיגות נמוך, (ד) אם ניקח את הדיו אל מחוץ לרשת על ידי עיבוי שלה, וכתוצאה מכך הייצור של ערוצי microfluidic. (ה) מילוי הרשת הריקה עםההשעיה nanocomposite אחרי ריפוי, ו( ​​ו) חיתוך חלקי אפוקסי העודפים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig2highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig3highres.jpg" width="500" /> איור 3. תמונה של הבמה בתצהיר רובוטית בהיקף של רובוט מבוקר מחשב, מנגנון ניפוק, ומצלמה בשידור חי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig3highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 4" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig4highres.jpg" width="500" /> איור 4. כמה תמונות של microstructures מיוצרות על ידי עאסם הישיר לכתובבליי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig4highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 5" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig5highres.jpg" width="500" /> איור 5. מבט איזומטרי ותמונת SEM הרשת הריקה microfluidic מחובר-3D. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig5highres.jpg" target="_blank">לחצו כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 6" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig6highres.jpg" width="500" /> איור 6. Nanocomposite ערבוב אסטרטגיות כוללים functionalization Nanotube noncovalent, ultrasonication, ו / או ערבוב טחנה שלושה מתגלגלי אשר להוביל Nanotube תפוצות עם איכויות שונות (תמונות אופטיות של סרטי nanocomposite). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig6highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 7" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig7highres.jpg" width="500" /> איור 7. Nanocomposite ריפוי תחת תאורת UV של UV-מנורה ואחריו לאחר ריפוי בתנור. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig7highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 8" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig8highres.jpg" width="500" /> איור 8. (א) אני sometric תמונה של קרן חיזקה-3D, (ב) חתך אופייני של קרן הזריק nanocomposite, (ג) תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק בר משטח קורה, ו( <stron<html> g&gt; ד) תקריב של (ג). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig8highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 9" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig9highres.jpg" width="500" /> איור 9. תמונת פני השטח של שבר הקורה הסתנן nanocomposite פוליאוריטן. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig9highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 10" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig10highres.jpg" width="500" /> איור 10 נכסים. טמפרטורה תלויה מכאניים (מודול אחסון) של אפוקסי בתפזורת והקורות מיוצרות באמצעות מנתח מכאני דינמי./ &quot;= היעד&quot; _blank www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig10highres.jpg &quot;&gt; לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר. <img alt="איור 11" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51512/51512fig11highres.jpg" width="500" /> איור 11. מאפיינים מעין סטטי מכאניים (כפיפה) של אפוקסי בתפזורת וקורות מיוצרות (מבחן כיפוף שלוש נקודות). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51512/51512fig11highres.jpg" target="_blank">לחצו כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration at JoVE.com

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

קורות תלת ממדי (3D) microstructured מרוכבים מיוצרים באמצעות החדירה המכוונת והמקומית של nanocomposites לרשתות microfluidic נקבוביים 3D. הגמישות של שיטת ייצור זו מאפשרת הניצול של חומרי תרמופלסטיים שונים וnanofillers כדי להשיג מגוון רחב של מוצרי nanocomposite חיזקו 3D הפונקציונלי מקרוסקופית.

ייצור של Nanocomposites microstructured תלת ממדי באמצעות Microfluidic הסתננות

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 Views.  École Polytechnique de Montréal.  קורות תלת ממדי (3D) microstructured מרוכבים מיוצרים באמצעות החדירה המכוונת והמקומית של nanocomposites לרשתות microfluidic נקבוביים 3D. הגמישות של שיטת ייצור זו מאפשרת הניצול של חומרי תרמופלסטיים שונים וnanofillers כדי להשיג מגוון רחב של מוצרי nanocomposite חיזקו 3D הפונקצי?...

Video: 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.

הכנה של חלקיקי סיליקה באמצעות חומצה קטליזה בסיוע מיקרוגל

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

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.

הובלה של פחמן-שונה Surface דרך טור קרקע

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.

הפקת מעבדה של דלק ביולוגי ביוכימיים מתוך שמן לפתית באמצעות מרת פיצוח קטליטי

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.

אפיון תחבורה אלקטרון דרך חיים Biofilms

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.

Microfluidic יבש-ספינינג ואפיון של סיבי Fibroin משי מחדש

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.

בדיית טיפות צמיגות גבוהה באמצעות המכשיר נימי Microfluidic עם שלב-היפוך זרימה ושיתוף מבנה

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.

Microfluidic הכנת Elastomer גבישי נוזלי מפעילים

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.

הייצור מוספים שלילי של קומפלקס בצורת Carbides בורון

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.

הצטברות וניתוח של Cuprous יונים בסולפט נחושת ציפוי פתרון

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>הדמיה מיקרוסקופית של ננוגרפים נקבוביים מסונתזים באמצעות שילוב של תמיסה וכימיה על פני השטח

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.