המחברים היו רוצים להודות Innovate בריטניה למימון מחקר זה תחת DIRECT (33417-239227) ו PCAP (27508-196153) פרויקטים. המחברים גם רוצים להודות PVOH פולימרים בע&quot;מ, על אספקת חומרים והדרכה מקצועית במהלך עבודה זו, יוניליוור, AkzoNobel, וקרלו טכני פלסטיקה, על תמיכתם.

1. דיו דיונון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את הפתרון עבור IJP על ידי המסת אלכוהול polyvinyl (8% wt. PVOH במים) במים מטוהרים מחומם ל 60 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 10 גרם של גליקול מונו פרופילן (MPG) (10% wt. מונו פרופילן גליקול במים), כמו humectant, לפתרון. הערה: התפקיד של humectant היא למנוע חסימות בראש ההדפסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את הפתרון במשך מספר שעות כדי להבטיח הומוגניות ולאחר מכן לסנן אותו דרך מסנן 5 מיקרומטר כדי להסיר כל חלקיקים שעשויים לחסום את חרירי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראייה להעריך את הדיו עבור הומוגניות, במיוחד עבור כל שכיחות של שקיעה. אם משקעים הוא ציין, אז או מערבבים / אולטרה sonicate הפתרון במשך זמן רב (ימים) או לגבש פתרון חדש מבוסס מים עם PVOH עם משקל מולקולרי נמוך. הערה: אחסנו את כל הנוזלים בחביות אטומות בטמפרטורת החדר. </li></ol> 2. אפיון דיו <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את כל תו הדיובדיקות איזיון בטמפרטורת החדר בסביבת חדר נקי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את צמיגות של הפתרון באמצעות viscometer. הערה: בדיקה זו נדרשת על מנת לוודא שהדיו המתואם תואם לחומרה IJP. תהליך ההדפסה דיו דורש פתרון צמיגות נמוכה של 4-20 cp. למדוד את צמיגות הדיו כפונקציה של קצב הגזירה באמצעות viscometer סיבובית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את מתח הפנים של הדיו בטמפרטורת החדר באמצעות שיטת טיפה תליון. השתמש בכלי מדידה מתאים כגון טנסיומטר. השתמש בפרוטוקול של היצרן. הערה: פתרון טיפוסי להדפסה הזרקת דיו יש מתח פני השטח של 30-40 mN / m. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את ה- pH באמצעות מד pH. השתמש בפרוטוקול של היצרן. הערה: ה- pH הוא פרמטר חיוני בדיו על בסיס מים, שכן הוא מספק מידע חיוני הן על המאפיינים והן על היציבות של הפתרונות המתגבשים. תמיסה נייטרלי של pH של 7 ערבויות יציבה pRocess וחיים טובים עבור ראש ההדפסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעריך את wettability של הדיו על מצעים שונים על ידי מדידת זווית המגע באמצעות ניסוי ירידה נינוחה. השתמש טנסיומטר למדוד את האנרגיה פני השטח של מצעים אפשריים ( למשל, זכוכית, פלסטיק, נייר). למדוד את האנרגיה על פני השטח באמצעות פרוטוקול המסופק על ידי יצרן טנסיומטרים. הערה: לאינטראקציה בין הירידה לבין המצע יש השפעה רבה על איכות ההדפסה. כדי להבטיח את הידבקות טובה של הדיו על המצע, אנרגיית פני השטח של המצע צריך לעלות על מתח פני השטח של הדיו על ידי 10-15 mN / m. </li></ol> 3. הדפסה הזרקת דיו הערה: כל התדפיסים להדפסה בדיו בוצעו בטמפרטורת החדר. PVOH multilayers הופקדו באמצעות מכונת דיו היברידית פיזואלקטריים מכונת הדפוס. ראש הדפסה עם חרירי 512 (256 x 2 שורות), קוטר נחיר 30 מיקרומטר, וכן 42-pL ירידה בגודל היה להשתמשד בעבודה זו. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני ההדפסה, לנקות ביסודיות את מצעי הזכוכית עם אצטון / מתנול / איזופרונול ומים די. יבש את מצעים עם אקדח N 2 . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את המצע על המיטה להדפיס לאבטח אותו בחוזקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את המחסנית על ידי שטיפת הדיו דרך ראש ההדפסה. הסר את כל האוויר או פתרון ניקוי מן המאגר ואת החרירים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את המחסנית למדפסת. חבר את ראש ההדפסה למנהל ההדפסה של מערכות הזרקת דיו (GIS) באמצעות לוח האישיות הראשי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את הפתרון לתוך מזרק 150 מ&quot;ל ממוקם מעל מחסנית חותם את המזרק עם מכסה אטום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לניקוי הדיו באמצעות הזרבובית על ידי לחיצה על כפתור הטיהור. הערה: למרחק המצע של הנחיר יש השפעה חזקה על מסלול הסילון ולכן על איכות התבנית המודפסת. לכן, כוונן את מרחק המצע-זרבובית באמצעות תוכנת המדפסת כדי להקטין את התפשטות הסילון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מַעֲרֶכֶתאת הפרמטרים waveform ופרמטרים הדפסה באמצעות תוכנת ההדפסה GIS ואת טבלה 2 . הערה: ממשק התוכנה של GIS מאפשר שליטה הן במשרעת הציור והן בשחרור וברוחב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את קובץ התמונה הרצוי להדפסה באמצעות תוכנת מנהל ההדפסה של GIS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל את התהליך הדיגיטלי והדפס את תבנית התמונה על גבי המצע. </li></ol> 4. ניתוח דפוס מודפס <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחקור את האיכות של דפוסים מודפסים באמצעות מיקרוסקופ אופטי. בדוק את נוכחותם של פגמים בתוך תכונות מודפסות להעריך את השיפור באיכות כאשר נדפסו יותר שכבות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעריך את טופולוגיית פני השטח ואת הפרופיל עובי של multilayers מודפס דיו באמצעות משטח ללא מגע 3D Profilometer (מבוסס על אינטרפרומטריה אור לבן) באמצעות מיקרוסקופ אופטי 3D. הערה: פרטים נוספים על מדידות והמכשירים ששימשו לגיבוש / הדפסה ולאפיוןדפוסים מודפסים מוצגים בהפניה 21 . </li></ol>

<ol>
	<li>Goodship, V., Jacobs, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyvinyl+Alcohol:+Materials,+Processing+and+Applications.">Polyvinyl Alcohol: Materials, Processing and Applications.</a> Rapta Review Reports. 16, (2008).</li><li>Marin, E., Rojas, J., Ciro, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+polyvinyl+alcohol+derivatives:+Promising+materials+for+pharmaceutical+and+biomedical+applications.">A review of polyvinyl alcohol derivatives: Promising materials for pharmaceutical and biomedical applications.</a> Afr J Pharm Pharmacol. 8 (24), 674-684 (2014).</li><li>Baker, M. I., Walsh, S. P., Schwartz, Z., Boyan, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+polyvinyl+alcohol+and+its+uses+in+cartilage+and+orthopedic+applications.">A review of polyvinyl alcohol and its uses in cartilage and orthopedic applications.</a> J. Biomed. Mater. Res. Part B Appl. Biomater. 100 (5), 1451-1457 (2012).</li><li>Gaaz, T. S., 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=Properties+and+Applications+of+Polyvinyl+Alcohol,+Halloysite+Nanotubes+and+Their+Nanocomposites.">Properties and Applications of Polyvinyl Alcohol, Halloysite Nanotubes and Their Nanocomposites.</a> Molecules. 20, 22833-22847 (2015).</li><li>Birck, C., Degoutin, S., Tabary, N., Miri, V., Bacquet, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+crosslinked+cast+films+based+on+poly(vinyl+alcohol):+Preparation+and+physico-chemical+properties.">New crosslinked cast films based on poly(vinyl alcohol): Preparation and physico-chemical properties.</a> eXPRESS Poly Lett. 8 (12), 941-952 (2014).</li><li>Kitsara, 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=Spin+coating+of+hydrophilic+polymeric+films+for+enhanced+centrifugal+flow+control+by+serial+siphoning.">Spin coating of hydrophilic polymeric films for enhanced centrifugal flow control by serial siphoning.</a> Microfluid Nanofluid. 16, 691 (2014).</li><li>Supaphol, P., Chuangchote, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+electrospinning+of+poly(vinyl+alcohol)+nanofiber+mats:+A+revisit.">On the electrospinning of poly(vinyl alcohol) nanofiber mats: A revisit.</a> J. Appl. Polym. Sci. 108 (2), 969-978 (2008).</li><li>Hoath, S. 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=Links+between+Ink+rheology,+drop-on-demand+jet+formation,+and+printability.">Links between Ink rheology, drop-on-demand jet formation, and printability.</a> J Imaging Sci Technol. 53 (4), 1-8 (2009).</li><li>Pan, Z., 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=Recent+development+on+preparation+of+ceramic+inks+in+ink-jet+printing.">Recent development on preparation of ceramic inks in ink-jet printing.</a> Ceram Int. 41, 12515-12528 (2015).</li><li>Kamyshny, A., Magdassi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conductive+nanomaterials+for+printed+electronics.">Conductive nanomaterials for printed electronics.</a> Small. 10 (17), 3515-3535 (2014).</li><li>Li, J., Lemme, M. C., &#214;stling, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+Printing+of+2D+Layered+Materials.">Inkjet Printing of 2D Layered Materials.</a> ChemPhysChem. 15, 3427-3434 (2014).</li><li>Choi, H. W., Zhou, T., Singh, M., Jabbour, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+and+directions+in+printed+nanomaterials.">Recent developments and directions in printed nanomaterials.</a> Nanoscale. 7, 3338-3355 (2015).</li><li>Basirico, L., Cosseddu, P., Fraboni, B., Bonfiglio, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+of+transparent,+flexible,+organic+transistors.">Inkjet printing of transparent, flexible, organic transistors.</a> Thin Solid Films. 520 (4), 1291-1294 (2011).</li><li>Komuro, N., Takaki, S., Suzuki, K., Citterio, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printed+(bio)chemical+sensing+devices.">Inkjet printed (bio)chemical sensing devices.</a> Anal.Bioanal.Chem. 405 (17), 5785-5805 (2013).</li><li>Cherrington, R., Wood, B. M., Salaoru, I., Goodship, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+printing+of+titanium+dioxide+for+dye+sensitized+solar+cells.">Digital printing of titanium dioxide for dye sensitized solar cells.</a> J. Vis. Exp. , (2016).</li><li>Nelo, 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=Inkjet-printed+memristor:+Printing+process+development.">Inkjet-printed memristor: Printing process development.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 52, 1-6 (2013).</li><li>Jacot-Descombes, L., Gullo, R. M., Mastrangeli, M., Cadarso, V. J., Brugger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet-printed+SU-8+Hemispherical+Microcapsules+and+Silicon+chip+Embedding.">Inkjet-printed SU-8 Hemispherical Microcapsules and Silicon chip Embedding.</a> IET Micro &amp; Nano Letters. 8 (10), 633-636 (2013).</li><li>Martin, G. D., Hoath, S. D., Hutchings, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+-+the+physics+of+manipulating+liquid+jets+and+drops.">Inkjet printing - the physics of manipulating liquid jets and drops.</a> J Phys Conf Series. 105, 012001 (2008).</li><li>Derby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+of+functional+and+structural+materials:+Fluid+properties+requirements,+feature+stability+and+resolution.">Inkjet printing of functional and structural materials: Fluid properties requirements, feature stability and resolution.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 40, 395-414 (2010).</li><li>Salaoru, I., Zhou, Z., Morris, P., Gibbons, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+of+polyvinyl+alcohol+multilayers+for+additive+manufacturing+applications.">Inkjet printing of polyvinyl alcohol multilayers for additive manufacturing applications.</a> J. Appl. Polym. Sci. 133, 43572 (2016).</li><li>Deegan, 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=Capillary+flow+as+the+cause+of+the+ring+stains+from+dried+liquid+drops.">Capillary flow as the cause of the ring stains from dried liquid drops.</a> Nature. 389, 827-829 (1997).</li><li>Yunker, P. J., Still, T., Lohr, M. A., Yodh, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppression+of+the+coffee-ring+effect+by+shape-dependent+capillary+interactions.">Suppression of the coffee-ring effect by shape-dependent capillary interactions.</a> Nature. 476, 308-311 (2011).</li><li>Famili, A., Palkar, S. A., Baldy, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+drop+dissimilarity+in+drop-on-demand+inkjet+devices.">First drop dissimilarity in drop-on-demand inkjet devices.</a> Phys Fluids. 23, 1-6 (2011).</li><li>Park, J., 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=Prediction+of+drop-on-demand+(DOD)+pattern+size+in+pulse+voltage-applied+electrohydrodynamic+(EHD)+jet+printing+of+Ag+colloid+ink.">Prediction of drop-on-demand (DOD) pattern size in pulse voltage-applied electrohydrodynamic (EHD) jet printing of Ag colloid ink.</a> Appl. Phys. A. 117, 2225 (2014).</li></ol>

למחברים אין מה לחשוף.

בעבודה זו, אנחנו בהצלחה הוכיח את היכולת של טכנולוגיית ההדפסה הזרקת להפקיד multilayers פולימר. ההתנהגות הריאולוגית נחקרה, והתוצאות הניסוייות מדגימות כי הדיו המנוסח מציג התנהגות מדלדלת של פסאודופלסטיקה. כמו כן, דיו PVOH הוא פתרון ניטרלי (pH 7) ומראה יציבות טובה לאורך זמן. יש לצי...

אלכוהול פוליוויניל הוא semicrystalline, מלאכותי, לא רעיל, מסיס במים, מסיס במרבית ממיסים אורגניים, מתכלה, biocompatible ברקמות האדם ויש לו מעולה מאפייני המכשול גז 1 . יתר על כן, בשל תכונות שימושיות רבות שלה, PVOH נעשה שימוש נרחב במספר רב של יישומים. כיום, PVOH משמש: ייצור של מוצרי ניקוי דטרגנט, תעשיית אריזות מזון, טיפול במים, טקסטיל, חקלאות, ובנייה (כתוספים) 1 . עם זאת, PVOH לאחרונה משך כמות מוגברת של תשומת לב לשימוש התרופות 2 ( כלומר, משלוח תרופות) וביישומים רפואיים 3 , 4 ( למשל, הפצע חבישה, עדשות מגע רך, טיפות עיניים, שתלים רכים החלפת סחוס). סרטים PVOH מיוצרים באמצעות טופס להמיס או פתרון. עיבוד להמיס הוא תאימותIble רק עם PVOH עם רמות hydrolysis נמוך או PVOH מפלסטיק בכבדות. לכן, בעת שימוש במסלול זה, כמה תכונות ניתן להקריב 1 . מצד שני, שכבת PVOH ניתן להפקיד באמצעות טופס פתרון על ידי ירידה הליהוק 5 , ציפוי ספין 6 , או electrospinning 7 . עם זאת, שיטות אלה יש מספר מגבלות במונחים של בזבוז של חומר לא רצוי. לדוגמה, במקרה של ציפוי ספין, כבר דיווחו 8 כי 95% של החומר מבוזבז. בנוסף, שיטות אלה הם די נוקשה בטווח של עיצוב / תכונות (ללא יכולת דפוס) ויש להם עלויות עיבוד גבוהות. על מנת להתגבר על המגבלה של עיבוד פתרון קונבנציונאלי, אנחנו כאן לחקור את הפוטנציאל של טכנולוגיית ההדפסה דיו כדי לספק פלטפורמה חדשנית לייצר אלכוהול פוליוויניל (PVOH) רב שכבתיים מבנים שיש להם השפעה חזקה על החומר ואת היישום- פרספקטיבה. ההתפתחויות האחרונות במגזר היצרני התמקדו בתהליכים זולים, פשוטים, ידידותיים לסביבה וחוסכים באנרגיה. Inkjet הדפסה (IJP) הוא תהליך ייצור מודרני שמתאים בצורה מושלמת במסגרת זו. היתרונות העיקריים של טכנולוגיית IJP הם היעילות של שימוש בחומרים, הדיגיטלי (ללא מסכה) ותבניות דפוסים, יכולת שטח גדול, תאימות עם מצעים קשיחים / גמישים, ואת העלות הנמוכה. IJP היא שיטת בתצהיר המשתמשת בחומרים פולימריים המפוזרים ממס. עד כה, פונקציונלית פולימר 9 , קרמיקה -10 , מוליך ננו -11 , 2-12 , ביולוגית, ו pharmaceutically מבוססי 13 חומרים הופקדו בהצלחה. לאחרונה, דווח כי IJP היה מעורב בתצהיר של רכיבים כחלק ממכשירים אלקטרוניים,כגון טרנזיסטורים 14 , חיישנים 15 , תאים סולאריים 16 , והתקני זיכרון 17 , כמו גם באריזה אלקטרונית 18 . דיו, מחסנית, המצע הם מרכיבים חשובים באותה מידה, כי הם מועסקים בתהליך ההדפסה. ראשית, המאפיינים הפיזיים של הדיו, כגון מתח פני השטח ואת המאפיינים rheological ( כלומר צמיגות גזירה), יש השפעה משמעותית על התנהגות printability. כמו כן, pH משחק תפקיד חשוב על הפתרון ( למשל, ייבוש, קצף, צמיגות) ועל החיים של מחסנית ההדפסה IJP. שנית, עבור המחסנית (piezoelectric), גל מתח המתח למעשה מגדיר את היווצרות טיפה וגם את הכיווניות ואת האחידות של סילון נוזלי. לבסוף, זה הכרחי כי הדיו / אינטראקציה המצע הוא הבין היטב, כמו את ההחלטה ואת הדיוקשל האובייקט המודפס תלויים מאוד בממשק זה. אידוי ממיסים, שינויי פאזה מנוזל מוצק, ותגובות כימיות הם התהליכים העיקריים המתרחשים בין טיפת הנוזל לבין המצע. כל ההיבטים המעורבים ב- IJP, ממאפייני הדיו ועד למנגנוני התשתית / המצע, מודגשים בכתבי העת של Hutchings 19 ודרבי 20 . במחקר זה, אנו חוקרים את היכולות של IJP לייצור multylayers polyvinyl אלכוהול. ראשית, נחקק דיו המבוסס על מים מסוג PVOH, ונבדקו התכונות הפיזיות העיקריות, כגון התנהגות ריאולוגית, מתח פני השטח ו- pH. בעבודה זו, מדפסת הזרקת דיו piezoelectric היה מועסק, ופרמטרים waveform המתאים זוהה אז. PVOH multilayers הודפסו, ואת איכות פני השטח / עובי פרופילים הוערכו על ידי מיקרוסקופיה אופטית.

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

inkjet-printed polyvinyl alcohol multilayers

הדפסה הזרקת דיו היא שיטה מודרנית לעיבוד פולימרים, וגם בעבודה זו, אנו מדגימים כי טכנולוגיה זו מסוגלת לייצר מבנים polyvinyl אלכוהול (PVOH) multilayer. פתרון מימי פוליוויניל מימי התגבש. נחקרו המאפיינים הפנימיים של הדיו, כגון מתח פני השטח, צמיגות, pH ויציבות זמן. דיו מבוסס PVOH היה פתרון ניטרלי (pH 6.7) עם מתח פני השטח של 39.3 mN / m וצמיגות של 7.5 cP. הדיו המוצג pseudoplastic (שאינו ניוטוני גזירה) התנהגות בשיעורי גזירה נמוכה, הכוללת, זה הוכיח יציבות זמן טוב. את הרטיבות של הדיו על מצעים שונים נחקרה, זכוכית זוהתה כמצע המתאים ביותר במקרה זה בפרט. מדפסת קניינית 3D הזרקת היה מועסק לייצור מבנים multilayer פולימר. מורפולוגיה, פרופיל פני השטח, ואת אחידות עובי של מודפסים דיו מודפס דיו נבדקו באמצעות מיקרוסקופיה אופטית.

המאפיינים הפיזיים של דיו מבוססי מים של PVOH, כגון מתח פני השטח, צמיגות / התנהגות ראולוגית, pH, הרטבה ויציבות זמן, נחקרו. צמיגות הדיו ששימשה בעבודה זו הייתה 7.5 cP, ומתח פני השטח היה 39.3 mN / m. בנוסף, הדיו המנוסח היה נייטרלי (pH 7), והתוצאות הסוכמו בטבלה 1 . <...

Watch this Scientific Journal Video about Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers at JoVE.com

Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers

מדפסת הזרקת דיו שימש לייצור multivayers polyvinyl אלכוהול. דיו פוליוויניל המבוסס על מים, נוסח, והתכונות הפיזיות העיקריות נחקרו.

הזרקת דיו מודפסים Polyvinyl אלכוהול Multilayers

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

inkjet-printed-polyvinyl-alcohol-multilayers

Research

JoVE Journal

Engineering

12.6K Views.  De Montfort University.  מדפסת הזרקת דיו שימש לייצור multivayers polyvinyl אלכוהול. דיו פוליוויניל המבוסס על מים, נוסח, והתכונות הפיזיות העיקריות נחקרו. 

Video: Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

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

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

Microarrays פולימר לגילוי תפוקה גבוהה של Biomaterials

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

Bioengineering

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

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

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

סינתזה והעברה של אוב Nanomembranes פולימר Microporous Conjugated שכבה אחר שכבה

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

Chemistry

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

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

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

בתצהיר אדים תגובתי של סרט פולימרי מצומדת על מצעים שרירותי

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

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

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

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

בדיית משטחים תגובתי עם מברשת, תפור סרטים של פולימרים שיתוף בלוק Azlactone-Functionalized

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

Polymeric Microneedle Array Fabrication by Photolithography

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

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

ייצור מערך microneedle פולימרית יתוגרפיה

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

Inkjet Printing All Inorganic Halide Perovskite Inks for Photovoltaic Applications

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

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

הדפסת צבעי הדיו פרוביסקיט הליד אורגניים ליישומים פוטו הזרקת דיו

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

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

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

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

היברידית הדפסה על הזיוף של חיישנים חכמים

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

Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue

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

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

הדפסת תלת-ממד תלת ממדית של פאנטומים להדמיית רקמה ביולוגית

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

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

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

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

פוטו-ליתוגרפיה גובה רב שלבי משתנה עבור Valved רב שכבתי מכשירים microfluidic

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

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

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

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