Questa ricerca è stata sostenuta in Australia Research Council Discovery regime di finanziamento dei progetti (numero di progetto DP120103942). BTK e AA sono i destinatari di un australiano Future Research Council Fellowship (FT0991895) e Australian Research Fellowship (DP1093789) rispettivamente.

Panoramica Il composito indio / PMMA fibra (Figura 3) è prodotto disegnando una pila di fibre PMMA cui un unico filo di indio (Figura 2), che a loro volta devono essere preparati da PMMA disponibili tubi e fili. I passi presentati sono: <ol class="ualpha"><li> Produrre una fibra in PMMA che contiene un unico filo indio di diametro appropriato per impilamento manuale. Per questo, prima preparare un tubo in PMMA che può ospitare un 1 mm filo di indio (sezione 1), quindi includere il indio e disegnare a piacere le dimensioni (sezione 2). </li><li> Stack e disegnare le singole ottenuti indio-riempiti fibre in PMMA (Sezione 3) alla grandezza desiderata. </li></ol> Sezioni 4 e 5 specificano i processi di disegno utilizzati nelle sezioni 2 e 3. 1. Realizzazione del tubo guaina PMMA Il tubo guaina PMMA utilizzato per strutturare il 1 mm filo indio è fatta da stretching e guaine standard di tubi PMMA nel processo di estrazione primaria (sezione 4) per fare un ultimo tubo guaina PMMA di ID 1 mm e diametro esterno 12 mm. <ol><li> Tagliare i tubi PMMA con ID di 6 mm e diametro esterno di 12 mm a 600 mm di lunghezza. Diversi tubi PMMA deve essere preparato per un uso futuro durante il processo di guaina. </li><li> Ricuocere i tubi PMMA in un forno di ricottura a 90 ° C per un minimo di 5 giorni. </li><li> Rimuovere un tubo in PMMA da ricottura forno e lasciarla raffreddare a temperatura ambiente. </li><li> Pulire la superficie del tubo PMMA con salviette isopropanolo e lasciare asciugare. </li><li> Collegare il tubo di PMMA per estensione superiore (Figura 6) con nastro riflettente (Figura 7). </li><li> Collegare il tubo di PMMA all&#39;espansore primario fondo draw (Figura 6) con nastro riflettente (Figura 8). </li><li> Allungare il tubo di PMMA nel processo di disegno principale (vedi capitolo 4). Si noti che nessun vuoto richiesto per questa fase. Il tubo PMMA è allungato daOD 12 mm a 6 mm. </li><li> Rimuovere il tubo allungato dalla torre pareggio dopo disegno. </li><li> Tagliare il tubo allungato in 550 mm di lunghezza. </li><li> Ripetere i punti 1.3 e 1.4. </li><li> Riscaldare il bordo superiore del tubo allungato, con una pistola ad aria calda finché il materiale si ammorbidisce e crimpare sigillare il foro con una pinza (Figura 9). </li><li> Inserire il tubo allungato nel tubo nuovo PMMA per creare il tubo PMMA gruppo (Figura 10). Sul lato inferiore del tubo PMMA assembly (cioè il lato che ha il tubo interno aperto allungato), avvolgere politetrafluoroetilene (PTFE) nastro come mostrato nella Figura 10, per sigillare lo spazio tra il tubo e il tubo allungato nuova PMMA. </li><li> Attaccare estremità superiore del tubo PMMA assembly (cioè il lato che ha il tubo interno allungato sigillato) alla prolunga superiore (Figura 7), con uno strato interno di nastro adesivo, uno strato intermedio di nastro di PTFE, e uno strato esterno di riflettente nastro. Assicurarsi che ilNastro in PTFE è stretto e il divario tra il gruppo del tubo PMMA e l&#39;estensione del piano sono sigillati. </li><li> Collegare il tubo di PMMA per l&#39;estensione primaria inferiore pareggio come indicato in 1.6. </li><li> Stretch e manicotto il gruppo del tubo PMMA nel processo di disegno primaria con a vuoto (vedi capitolo 4). Il gruppo del tubo PMMA è allungata dal diametro esterno 12 mm a 6 mm. </li><li> La risultante allungata tubo guaina PMMA avrà ID / OD di circa 0,25. Ripetere 1,9-1,15 fino alla finale tubo guaina PMMA ha ID / OD di circa 0,1 con un ID di 1 mm (figura 1). </li></ol> 2. Realizzazione della indio riempito fibra Il 1 mm filo indio è maniche e si estendeva nel tubo guaina PMMA fatte per il punto 1 utilizzando il processo secondario pareggio (sezione 5) per la produzione di fibre di indio riempito con un finale di diametro esterno 1,2 mm. <ol><li> Preparare e ricottura tubi guaine PMMA, come indicato al punto 1.1 - 1.4. </li><li> Tagliare il filo di indio a 550 mm di lunghezza.</li><li> Inserire il filo indio nel tubo guaina PMMA per creare l&#39;indio riempito preforma assembly come mostrato in Figura 11. </li><li> Sigillare il lato inferiore del tubo jacketing PMMA come mostrato in 1,11. </li><li> Fissare indio riempito preforma assembly l&#39;estensione superiore come indicato in 1.13 e il secondario estensione inferiore pareggio come indicato in 1.14. </li><li> Stretch e manicotto l&#39;indio riempito gruppo preforma nel processo di disegno secondaria con vuoto per fare in fibra di indio pieno (vedi capitolo 5) di una finale OD 1 millimetro disegnato in tensione 15-20 g. </li><li> Rimuovere la bobina di fibra indio riempito dalla torre dopo il processo di estrazione è terminata. </li><li> Controllare la zona di contatto e lungo la lunghezza longitudinale della fibra indio riempito con un microscopio ottico. Difetti problematici può comprendere la separazione tra il filo di indio e di interfaccia tubo PMMA, le fluttuazioni del diametro del filo o crepe frattura lungo la lunghezza della fibra. Immagini al microscopio ottico del gruppo INDfibre ium riempito sono presentati nella figura 2, che mostra un filo continuo 100 micron in un indio mm 1 OD fibra PMMA. </li><li> Ripetere 2,1-2,8 fino abbastanza fibra indio pieno è prodotta per il impilati indio preforma. </li></ol> 3. Realizzazione della indio Stacked Fiber La fibra indio impilato è fabbricata prima sovrapposizione delle fibre indio compilato prodotte in Secton 2 in più un tubo di PMMA guaine preforma, che viene poi allungato e maniche per le dimensioni delle fibre desiderati con il processo secondario pareggio (sezione 5). <ol><li> Preparare la guaina PMMA preforma del tubo come indicato in 1.1. A scopo dimostrativo, useremo un tubo di PMMA di 12 mm OD e 9 mm ID. </li><li> Tagliare il indio riempito fibre a 550 mm di lunghezza. </li><li> Pulire la superficie del tubo PMMA incamiciatura preforme e l&#39;indio riempito fibra con salviette isopropanolo e lasciare asciugare. </li><li> Bundle la fibra indio riempito con elastici e inserirenel tubo PMMA jacketing preforma, garantendo le fibre sono diritti e sono di un adattamento stretto (Figura 12). </li><li> Ricuocere il gruppo stacked preforma nel forno di ricottura a 90 ° C per un minimo di 5 giorni. </li><li> Rimuovere il stacked preforma assembly dal forno di ricottura e lasciarla raffreddare fino a temperatura ambiente. </li><li> Fissare indio riempito preforma assembly l&#39;estensione superiore come indicato in 1.13 e il secondario estensione inferiore pareggio come indicato in 1.14. </li><li> Stretch e manicotto il gruppo stacked preforma nel processo di disegno secondaria con vuoto a rendere indio stacked fibra (vedi capitolo 5). Questo è forzato ad una finale OD 0,6 millimetri prelevati sotto tensione 80 g, producendo una fibra metamateriale contenente 5 mm fili separati da 50 pm. Un microscopio ottico in sezione trasversale immagine della fibra risultante è mostrato in Figura 3. </li><li> Rimuovere la bobina di fibra indio impilati dalla torre dopo il processo di estrazione è terminata. </li><li> InSPECT e la zona di contatto lungo la lunghezza longitudinale della fibra indio stacked come mostrato in 2.8 (Figura 3). </li></ol> 4. Pareggio processo primario Il processo di estrazione primaria viene utilizzato per allungare preforme per diametri esterni maggiori di 1 mm. La procedura seguente viene utilizzato nella Sezione 1: Realizzazione del tubo guaina PMMA. <ol><li> Caricare la preforma sulla torre pareggio fissando l&#39;estensione superiore al mandrino tre griffe. Alimentare la preforma nella zona calda del forno (Figura 13). Allineare la preforma con la fase micrometro XY. Chiudere la piastra superiore del forno. </li><li> La fase di pre-riscaldamento eleva la temperatura della sezione trasversale della preforma alla temperatura disegno, utilizzando il profilo di temperatura mostrato nella Figura 14. </li><li> Avviare il processo di disegno aumentando la temperatura a 185 ° C, iniziando l&#39;avanzamento a 5 mm / min, disegnare tasso a 6 mm / min e chiusura tegli disegnare morsetti unità. Esaminare il comportamento di tensione pareggio nel corso del tempo (Figura 15). <ul><li> Se la tensione aumenta in modo esponenziale, fermare le unità di alimentazione e pareggio, attendere 1 minuto per consentire la preforma al calore fino a disegnare la temperatura, prima di iniziare l&#39;alimentazione e disegnare di nuovo unità. Ripetere il test fino a quando la tensione si stabilizza. </li><li> Se la tensione cade, aumentare il tasso di estrazione da 1-2 mm / min. Continuare ad aumentare la velocità di estrazione in 1-2 mm / min (incrementi finché la tensione rimane costante o inizia a cadere), finché il tasso sorteggio richiesta sia raggiunta. </li></ul></li><li> Se il vuoto viene richiesto, collegare il tubo vuoto alla sottovuoto top extender preforma con Blu-Tac (Figura 13). Accendere il vuoto dopo il feed e le unità tiraggio hanno iniziato a garantire la preforma è il disegno simmetrico. </li><li> Utilizzare la condizione primaria di disegno nella tabella 1 come guida durante il disegno della preforma. Nota: la temperatura del forno e il rapporto bra l&#39;alimentazione e disegnare tasso devono essere monitorati per mantenere costante la tensione OD e disegno. Si noti che un diametro esterno indicativo per la fibra disegnata può essere ottenuto da una equazione di bilancio di massa, D finale = D iniziale (F / D) 1/2 dove D finale - è il diametro della fibra finale, D è il diametro di partenza iniziale preforma, F è la velocità di avanzamento, e D è il tasso tiraggio. Interrompere l&#39;alimentazione e il tasso di disegno e interruttore del forno quando la preforma è finito. Rimuovere la preforma dalla torre sorteggio volta la preforma si raffredda a temperatura ambiente. </li></ol> 5. Pareggio processo secondario Il processo di stiramento secondario viene utilizzato per allungare preforme inferiore a 1 mm ODS. La procedura seguente viene utilizzato nella sezione 2: Realizzazione del indio riempito fibra e 3: Realizzazione della fibra indio accatastati. <ol><li> Caricamento della preforma per la sdraw econdary è uguale al processo sorteggio primario (Passaggio 4.1). </li><li> Il pre-riscaldamento per la fase di stiramento secondario è uguale al processo di estrazione primaria (Passo 4.2). </li><li> La preforma comincia a collo-down quando la temperatura viene raggiunta disegno. La discesa delle uscite preforme fondo del forno dovuto al peso del extender inferiore fornendo la forza di disegno iniziale (Figura 16). </li><li> Avviare l&#39;avanzamento (2,5 - 5 mm / min) ed iniziare ad aumentare la temperatura del forno (2,5 - 5 ° C) per controllare la velocità di discesa. Il diametro delle fibre deve essere mantenuta intorno 250-500 micron per impedire l&#39;aggancio delle fibre. </li><li> Fissare la fibra alla ruota capstan che ruota ad una velocità lenta di sotto 1 m / min inizialmente. Avvolgere la fibra intorno alle ruote ballerino e allegare alla bobina fibra. </li><li> Se il vuoto è necessario fissare il tubo di aspirazione come mostrato in 4.4. </li><li> Il sorteggio fibra sarà inizialmente in condizioni di tiraggio transitori. Set la velocità di avanzamento, velocità di disegnare la temperatura del forno e con i valori desiderati pareggio condizione. Diametro delle fibre e la tensione sorteggio fluttuerà fino allo stato stazionario viene raggiunto dopo pochi minuti. </li><li> Utilizzare la condizione secondaria disegno in tabella 2 come guida durante il disegno della preforma. Nota la temperatura del forno e il rapporto tra la velocità di avanzamento e di estrazione devono essere monitorati per mantenere costante la tensione OD e disegno. </li><li> Arrestare il processo come mostrato in 4,5. </li></ol>

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	<li>Cai, W., Shalaev, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications. , (2010).</li><li>Pendry, J. B., Holden, 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=Extremely+Low+Frequency+Plasmons+in+Metallic+Mesostructures.">Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Mesostructures.</a> Phys. Rev. Lett. 76, 4773-4776 (1996).</li><li>Schurig, D., Mock, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metamaterial+Electromagnetic+Cloak+at+Microwave+Frequencies.">Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies.</a> Science. 314, 977-980 (2006).</li><li>Shalaev, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+negative-index+metamaterials.">Optical negative-index metamaterials.</a> Nat. Photonics. 1, 41-48 (2007).</li><li>Liu, Z., Lee, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Far-field+optical+hyperlens+magnifying+sub-diffraction-limited+objects.">Far-field optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects.</a> Science. 315, (2007).</li><li>Boltasseva, A., Shalaev, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+optical+negative-index+metamaterials:+Recent+advances+and+outlook.">Fabrication of optical negative-index metamaterials: Recent advances and outlook.</a> Metamaterials. 2, 1-17 (2008).</li><li>Soukoulis, C. M., Wegener, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Past+achievements+and+future+challenges+in+the+development+of+three-dimensional+photonic+metamaterials.">Past achievements and future challenges in the development of three-dimensional photonic metamaterials.</a> Nat. Photonics. 5, 523-530 (2011).</li><li>Tuniz, A., Kuhlmey, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drawn+metamaterials+with+plasmonic+response+at+terahertz+frequencies.">Drawn metamaterials with plasmonic response at terahertz frequencies.</a> Appl. Phys. Lett. 96, 191101 (2010).</li><li>Argyros, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructured+polymer+optical+fibers.">Microstructured polymer optical fibers.</a> J. Lightwave Technol. 27, 1571-1579 (2009).</li><li>Donald, I. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production,+properties+and+applications+of+microwire+and+related+products.">Production, properties and applications of microwire and related products.</a> J. Mater. Sci. 22, 2661-2679 (1987).</li><li>Grischkowsky, D., Keiding, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Far-infrared+time-domain+spectroscopy+with+terahertz+beams+of+dielectrics+and+semiconductors.">Far-infrared time-domain spectroscopy with terahertz beams of dielectrics and semiconductors.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 7, 2006-2015 (1990).</li><li>Wang, A., Tuniz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber+metamaterials+with+negative+magnetic+permeability+in+the+terahertz.">Fiber metamaterials with negative magnetic permeability in the terahertz.</a> Opt. Mat. Express. 1, 115-120 (2010).</li><li>Tuniz, A., Lwin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stacked-and-drawn+metamaterials+with+magnetic+resonances+in+the+terahertz+range.">Stacked-and-drawn metamaterials with magnetic resonances in the terahertz range.</a> Opt. Express. 19, 16480-16490 (2011).</li></ol>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

La tecnica qui presentata consente la fabbricazione di chilometri di continue tridimensionali metamateriali con dimensioni caratteristiche microscala, possedendo una risposta plasmonica (e quindi una misura permittività elettrica) nel range THz, efficace comportandosi come un filtro passa-alto. Questo può essere sperimentalmente caratterizzato terahertz usando spettroscopia di dominio tempo-11. Tali fibre a forma di metamateriali può essere tagliato e impilato in materiali sfusi di realizzare un gran numer...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome del reagente / materiale </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Commenti </td></tr><tr><td> Indio Wire 99,99%, 1 mm di diametro </td><td> AIM sistemazioni </td><td> Disponibile su richiesta </td><td> <a href="http://www.aimspecialty.com" target="_blank">www.aimspecialty.com</a> <a href="http://www.aimspecialty.com/Portals/0/Files/Indium.pdf" target="_blank">http://www.aimspecialty.com/Portals/0/Files/Indium.pdf</a> </td></tr><tr><td> 2-propanolo (isopropanolo) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> Numero del prodotto 190764 </td><td> <a href="http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/solvents/products.html?TablePage=17292086" target="_blank">http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/solvents/products.html?TablePage=17292086</a> </td></tr><tr><td> Nastro adesivo </td><td> Staples </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Un Wrap nastro PTFE, 5 ml x 12 x 0,2 MMW MMT </td><td> RS Components </td><td> Codice RS 231-964 </td><td> <a href="http://uk.rs-online.com/web/p/ptfe-tapes/0231964/" target="_blank">http://uk.rs-online.com/web/p/ptfe-tapes/0231964/</a> </td></tr><tr><td> 50 micron Aluminium Foil Tape </td><td> Anticipo Nastri adesivi </td><td> AT506 </td><td> <a href="http://www.advancetapes.com/Products/types/9/page1/81" target="_blank">http://www.advancetapes.com/Products/types/9/page1/81</a> </td></tr><tr><td> Blu-tak </td><td> Bostik </td><td></td><td> <a href="http://www.blutack.com/index.html" target="_blank">http://www.blutack.com/index.html</a> </td></tr><tr><td> Araldite Quick Set </td><td> Selleys </td><td></td><td> <a href="http://selleys.com.au/adhesives/household-adhesive/araldite/quick-set" target="_blank">http://selleys.com.au/adhesives/household-adhesive/araldite/quick-set</a> </td></tr><tr><td> PMMA tubi: - ID 6 mm, OD 12 millimetri - ID 9 mm, diametro esterno 12 millimetri </td><td> B &amp; M materie plastiche: Fabbricazione di plastica </td><td> Disponibile su richiesta </td><td> <a href="http://www.bmplastics.com.au/about-us.htm" target="_blank">http://www.bmplastics.com.au/about-us.htm</a> </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Attrezzature Requisiti </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td><ul><li> Fibre torre pareggio con forni di temperature massime di almeno 200 ° C (Heathway Polymer Disegna Torre con preforme e servizi pareggio Fibre). Una fotografia della torre di trazione è mostrata in Figura 5. </li><li> Forno di ricottura di temperature massime di almeno 90 ° C. </li><li> Microscopio ottico. </li><li> Pistola ad aria calda. </li><li> Pompa a vuoto. </li><li> Top preforme extender (tubo metallico di 30 cm di lunghezza e 12 mm di diametro). </li><li> Pareggio primariofondo extender (tubo metallico di 100 cm di lunghezza e 12 mm di diametro). </li><li> Secondaria inferiore extender draw (PMMA tubo di 20 cm di lunghezza e 12 mm di diametro). </li></ul></td></tr></tbody></table>

fabricating metamaterials using the fiber drawing method

I metamateriali sono artificiali materiali compositi, realizzati assemblando componenti molto più piccole della lunghezza d&#39;onda in cui operano 1. Devono la loro proprietà elettromagnetiche alla struttura dei loro costituenti, invece degli atomi che li compongono. Per esempio, sub-lunghezza d&#39;onda fili metallici possono essere disposti a possedere un permittività elettrico efficace che può essere positiva o negativa a una data frequenza, a differenza dei metalli stessi 2. Questo controllo senza precedenti sul comportamento della luce può portare a una serie di nuovi dispositivi, come i mantelli dell&#39;invisibilità 3, materiali di indice di rifrazione negativo 4, e lenti che risolvere oggetti di sotto del limite di diffrazione 5. Tuttavia, metamateriali operanti a frequenze ottiche, medio infrarosso e terahertz sono convenzionalmente realizzati con nano-e micro-fabbricazione tecniche che sono costosi e producono campioni che sono al massimo qualche centimetres in dimensioni 6-7. Qui vi presentiamo un metodo di fabbricazione per la produzione di centinaia di metri di metamateriali in filo metallico in forma di fibre, che presentano una risposta terahertz plasmoniche 8. Uniamo lo stack-e-disegnare tecnica utilizzata per produrre fibra ottica microstrutturata polimero 9 con il processo di Taylor-filo 10, con fili indio all&#39;interno polimetilmetacrilato (PMMA) tubi. PMMA viene scelto perché è facile da maneggiare, dielettrico drawable con opportune proprietà ottiche della regione terahertz, indio perché ha una temperatura di fusione di 156,6 ° C, che è appropriato per codrawing con PMMA. Abbiamo includono un filo indio di 1 mm di diametro e 99,99% di purezza in un tubo PMMA con 1 mm di diametro interno (ID) e 12 mm di diametro esterno (OD) che viene sigillato ad una estremità. Il tubo evacuato e prelevato un diametro esterno di 1,2 mm. La fibra risultante viene poi tagliato in piccoli pezzi, e impilati in un tubo più grande PMMA. Questa pila è sigillato in unoend e alimentato in un forno mentre viene rapidamente elaborato, riducendo il diametro della struttura di un fattore 10, e aumentando la lunghezza di un fattore di 100. Tali fibre possiedono caratteristiche del micro-e nano-scala, sono intrinsecamente flessibile, di massa-producibile, e può essere tessuto esporre proprietà elettromagnetiche che non si trovano in natura. Essi rappresentano una piattaforma promettente per una serie di nuovi dispositivi da terahertz alle frequenze ottiche, come fibre invisibili, tessute negativi panni di indice di rifrazione, e super-resolving lenti.

Metamateriale fibre sono state prodotte con la tecnica descritta. Essi stato assemblato da una preforma di 1 millimetro fibre PMMA contenenti 100 mM indio fili continui di diametro, mostrati in figura 2, che a sua volta si erano stato ricavato da una preforma di 1 millimetro indio fili contenuti all&#39;interno di una camicia 10 mm polimero, che è stato prodotto dalla guaina di materiale polimerico opportunamente dimensionati, come illustrato nello schema di figura 1. Una immagine al m...

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Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamateriali a frequenze terahertz offrono opportunità uniche, ma sono difficili da fabbricare in massa. Adattiamo la procedura di fabbricazione di fibre ottiche polimeriche microstrutturati per fabbricare metamateriali buon mercato potenzialmente su scala industriale. Produciamo fibre polimetilmetacrilato contenente ~ 10 micron di diametro fili di indio separati da circa 100 micron, che presentano una risposta plasmoniche terahertz.

Metamateriali Realizzazione tramite il metodo di disegno fibra

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

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Research

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13.7K Views.  University of Sydney. Metamateriali a frequenze terahertz offrono opportunità uniche, ma sono difficili da fabbricare in massa. Adattiamo la procedura di fabbricazione di fibre ottiche polimeriche microstrutturati per fabbricare metamateriali buon mercato potenzialmente su scala industriale. Produciamo fibre polimetilmetacrilato contenente ~ 10 micron di diametro fili di indio separati da circa 100 micron, che presentano una risposta plasmoniche terahertz.

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Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic nanoscale patch antennas. This includes a detailed procedure for the fabrication of thin films with a well-controlled thickness over macroscopic areas using layer-by-layer deposition of polyelectrolyte polymers, namely poly(allylamine) hydrochloride (PAH) and polystyrene sulfonate (PSS). These polyelectrolyte spacer layers serve as a dielectric gap in between silver nanocubes and a gold film. By controlling the size of the nanocubes or the gap thickness, the plasmon resonance can be tuned from about 500 nm to 700 nm. Next, we demonstrate how to incorporate organic sulfo-cyanine5 carboxylic acid (Cy5) dye molecules into the dielectric polymer gap region of the nanopatch antennas. Finally, we show greatly enhanced fluorescence of the Cy5 dyes by spectrally matching the plasmon resonance with the excitation energy and the Cy5 absorption peak. The method presented here enables the fabrication of plasmonic nanopatch antennas with well-controlled dimensions utilizing colloidal synthesis and a layer-by-layer dip-coating process with the potential for low cost and large-scale production. These nanopatch antennas hold great promise for practical applications, for example in sensing, ultrafast optoelectronic devices and for high-efficiency photodetectors.

A protocol for the colloidal synthesis of silver nanocubes and fabrication of plasmonic nanoscale patch antennas with sub-10 nm gaps is presented.

Colloidale Sintesi di Nanopatch Antenne per applicazioni in Plasmonics e nanofotonica

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic ...

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Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR is not affected by environmental characteristics such as the temperature and pressure surrounding the resonator. Electromagnetic radiation in THz frequencies is biocompatible, which is a critical condition especially for the application of the biomolecular sensing. However, the quality factor (Q-factor) and frequency responses of traditional thin-film based split ring resonator (SRR) MMs are very low, which limits their sensitivities and selectivity as sensors. In this work, novel nanopillar-based SRR MMs, utilizing displacement current, are designed to enhance the Q-factor up to 450, which is around 45 times higher than that of traditional thin-film-based MMs. In addition to the enhanced Q-factor, the nanopillar-based MMs induce a larger frequency shifts (17 times compared to the shift obtained by the traditional thin-film based MMs). Because of the significantly enhanced Q-factors and frequency shifts as well as the property of biocompatible radiation, the THz nanopillar-based SRR are ideal MMs for the development of biomolecular sensors with high sensitivity and selectivity without inducing damage or distortion to biomaterials. A novel fabrication process has been demonstrated to build the nanopillar-based SRRs for displacement current mediated THz MMs. A two-step gold (Au) electroplating process and an atomic layer deposition (ALD) process are used to create sub-10 nm scale gaps between Au nanopillars. Since the ALD process is a conformal coating process, a uniform aluminum oxide (Al2O3) layer with nanometer-scale thickness can be achieved. By sequentially electroplating another Au thin film to fill the spaces between Al2O3 and Au, a close-packed Au-Al2O3-Au structure with nano-scale Al2O3 gaps can be fabricated. The size of the nano-gaps can be well defined by precisely controlling the deposition cycles of the ALD process, which has an accuracy of 0.1 nm.

A protocol for the design and fabrication of a novel nanopillar-based split ring resonator (SRR) is presented.

Fabbricazione di Nanopillar-Based Split Ring risonatori di corrente di spostamento mediata Risonanze a Terahertz metamateriali

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR ...

Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they can delay or even prevent debonding failure. However, a major concern faced by designers is the premature failure of the anchors due to stress concentration. Poor installation quality and preparation of the clearance holes can result in stress concentration that provokes this premature failure. This paper deals with an installation method that aims to reduce the impact of the stress concentration and to provide a proper quality control of the preparation of the drill hole. The method involves three parts: the drilling and cleaning of the holes, the smoothing of the hole edges with a customized drill bit, and the installation of the anchor itself, including the impregnation of the anchor dowel and its insertion. Anchor fans (the free length of the spikes) are then bonded to the external FRP reinforcement. For the end anchorage, and in the case of reinforcements with multiple plies, it is recommended that the anchor fan be inserted between two plies to assist the stress-transfer mechanism. 
The proposed procedure is complemented with a design approach for spike anchors, based on an extensive database. It is proposed that the design follow a number of steps, namely: selection of the anchor diameter and subsequent tensile strength of the connector (that is to say, the anchor before fanning out the free end), evaluation of the reduction in the tensile strength due to bending, provision of enough embedment to prevent slippage failure, and consideration of the number and spacing of anchors for a given reinforcement. In this sense, it should be noted that further research is needed in order to obtain a general expression for the contribution of spike anchors to overall bond strength of FRP reinforcements.

This manuscript presents a method for controlling the quality of installation for spike anchors designed to delay delamination of externally bonded fiber reinforced polymers. The protocol includes the preparation of the drill hole and the insertion process. The most influential parameters on the efficiency of the anchors are discussed.

Metodo di installazione per migliorare il controllo di qualità per fibra rinforzata polimero Spike ancore

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they ...

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.

Fabbricazione di superfici reattive con spazzola e film reticolato di co-polimeri funzionalizzati Azlactone blocco

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

Drawing and Hydrophobicity-patterning Long Polydimethylsiloxane Silicone Filaments

Polydimethylsiloxane (PDMS) silicone is a versatile polymer that cannot readily be formed into long filaments. Traditional spinning methods fail because PDMS does not exhibit long-range fluidity at melting. We introduce an improved method to produce filaments of PDMS by a stepped temperature profile of the polymer as it cross-links from a fluid to an elastomer. By monitoring its warm-temperature viscosity, we estimate a window of time when its material properties are amendable to drawing into long filaments. The filaments pass through a high-temperature tube oven, curing them sufficiently to be harvested. These filaments are on the order of hundreds of micrometers in diameter and tens of centimeters in length, and even longer and thinner filaments are possible. These filaments retain many of the material properties of bulk PDMS, including switchable hydrophobicity. We demonstrate this capability with an automated corona-discharge patterning method. These patternable PDMS silicone filaments have applications in silicone weavings, gas-permeable sensor components, and model microscale foldamers.

Here, we present a protocol to produce long filaments of polydimethylsiloxane (PDMS) silicone by gravity-drawing through a furnace. Filaments are on the order of hundreds of micrometers in diameter and tens of centimeters in length and are hydrophobically patternable via an Arduino-controlled corona discharge system.

Disegno e idrofobicità-patterning lunghi filamenti di Polydimethylsiloxane Silicone

Polydimethylsiloxane (PDMS) silicone is a versatile polymer that cannot readily be formed into long filaments. Traditional spinning methods fail because ...

Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We demonstrate not only lateral control but, importantly, also control over the angular alignment of adjacent layers. The core of the technique is represented by a home-built transfer setup which allows the user to control the position of the individual crystals involved in the transfer. This is achieved with sub-micrometer (translational) and sub-degree (angular) precision. Prior to stacking them together, the isolated crystals are individually manipulated by custom-designed moving stages that are controlled by a programmed software interface. Moreover, since the entire transfer setup is computer controlled, the user can remotely create precise heterostructures without coming into direct contact with the transfer setup, labeling this technique as &#8220;hands-free&#8221;. In addition to presenting the transfer set-up, we also describe two techniques for preparing the crystals that are subsequently stacked.

In this work we describe a technique that is used to create new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking ultrathin layered 2D materials with precise control over position and relative orientation.

Fabbricazione di eterostrutture van der Waals con allineamento rotazionale preciso

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We ...

Etalon Assembly and Fiber-Etalon Alignment

To begin, place the 3D-printed cell on the table with the etalon pit facing upward. Insert an O-ring into the etalon pit and press it slightly into the designated groove. Place the beam splitter with the reflective surface facing upward onto the O-ring in the etalon pit.Using a tweezer, carefully place the two spacers onto the beam splitter to generate a clear aperture for the gas and excitation laser, which enters the air cavity via the through-hole running from one side of the cell to the other. Align the mirror on top of the spacers with the reflective side facing down so that the beam splitter, spacers, and mirror are aligned concentrically. Take the 3D-printed etalon cap and put the O-rings into the designated grooves.Align the cap to the rectangular groove of the cell, lift the cell, and apply pressure on the cap to fix the spacers in place while simultaneously inserting four M4 screws through the designated holes from the back side. Mount the screws with four M4 nuts on the front side and tighten them until the pressure from the cap is enough to hold the spacers in place and the O-rings are sufficiently compressed. For fiber-etalon alignment, mount the pigtailed ferrule and the GRIN lens system with the ferrule clamp and ensure that the translation stage in the Z direction is moved to its maximum height.Align the 3D-printed cell underneath this system, fixing its position at a height slightly below the GRIN lens, pointing directly to the center of the opening. Apply one or two drops of adhesive on the front end of the GRIN lens with a pipette. Lower down the translation stage in the Z direction until contact with the anti-reflection coated surface of the beam splitter is insured.Continue to lower the GRIN lens until sufficient pressure is applied and the springs are under enough tension. Turn on the modulated laser and the oscilloscope. Ensure the oscilloscope has the highest possible resolution when starting the alignment process.Then, set the time resolution so that the two to three periods of the modulation are visible. To start the alignment process, ensure that the GRIN lens points normally on the beam splitter surface. Step by step, deflect the first goniometric stage slightly and then move the other goniometric stage around the zero position.If no change is observed on the oscilloscope, deflect the first goniometric stage slightly more and repeat this iterative process until the triangular modulation becomes visible on the oscilloscope. Once a strong back-reflection is observed, adjust the oscilloscope's resolution and ensure the peak of the etalon's reflectance function sits centrally on the triangular modulation slopes. Tune the etalon's peak by changing the temperature of the laser until the peak is centered on the slope.With slight movements of the goniometric stages, try to maximize the peak strength while simultaneously maximizing the peak-to-peak ratio of the triangular modulation. When the alignment is finished, mount the UV lamp close to the GRIN lens mounted at a 45-degree angle. Next, cure the adhesive applied on the front end of the GRIN lens.After 5 to 10 minutes, turn off the UV lamp and apply more adhesive around the GRIN lens without touching it. Expose the adhesive to UV light for another five to 10 minutes. Repeat this step until the opening of the cell is completely filled with a homogenous layer of adhesive and perform the final cure for at least one hour.The representative image shows a good and worse alignment. The better the alignment, the higher the peak-to-peak ratio of the triangular modulation and the more the reflectance peak approaches zero.

Assemblaggio Etalon e allineamento fibra-etalon

Fabrication and Mechanical Property Assessment of Fiber Composite Laminates

Measuring the Mechanical Properties of Glass Fiber Reinforcement Polymer Composite Laminates Obtained by Different Fabrication Processes

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the forming pressure, the mass fraction of fiber is reduced and lots of air bubbles are trapped inside, resulting in low-quality laminates (low stiffness and strength). The wet hand lay-up/vacuum bag (WLVB) process for the fabrication of composite laminates is based on the traditional wet hand lay-up process, using a vacuum bag to remove air bubbles and provide pressure, and then carrying out the heating and curing process. 
Compared with the traditional hand lay-up process, laminates manufactured by the WLVB process show superior mechanical properties, including better strength and stiffness, higher fiber volume fraction, and lower void volume fraction, which are all benefits for composite laminates. This process is completely manual, and it is greatly influenced by the skills of the preparation personnel. Therefore, the products are prone to defects such as voids and uneven thickness, leading to unstable qualities and mechanical properties of the laminate. Hence, it is necessary to finely describe the WLVB process, finely control steps, and quantify material ratios, in order to ensure the mechanical properties of laminates. 
This paper describes the meticulous process of the WLVB process for preparing woven plain patterned glass fiber reinforcement composite laminates (GFRPs). The fiber volume content of laminates was calculated using the formula method, and the calculated results showed that the fiber volume content of WL laminates was 42.04%, while that of WLVB laminates was 57.82%, increasing by 15.78%. The mechanical properties of the laminates were characterized using tensile and impact tests. The experimental results revealed that with the WLVB process, the strength and modulus of the laminates were enhanced by 17.4% and 16.35%, respectively, and the specific absorbed energy was increased by 19.48%.

Author Spotlight: Enhancing Fiber Composite Laminate Quality with the Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag Process 

This paper describes a fabrication process for fiber-reinforced polymer matrix composite laminates obtained using the wet hand lay-up/vacuum bag method.

Misurazione delle proprietà meccaniche di laminati compositi polimerici di rinforzo in fibra di vetro ottenuti da diversi processi di fabbricazione

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the ...

Fabbricazione micro-goffrata di dispositivi analitici basati su carta di nanocellulosa  

Microembossing: A Convenient Process for Fabricating Microchannels on Nanocellulose Paper-Based Microfluidics

Nanopaper, derived from nanofibrillated cellulose, has generated considerable interest as a promising material for microfluidic applications. Its appeal lies in a range of excellent&#160;qualities, including an exceptionally smooth surface, outstanding optical transparency, a uniform nanofiber matrix with nanoscale porosity, and customizable chemical properties. Despite the rapid growth of nanopaper-based microfluidics, the current techniques used to create microchannels on nanopaper, such as 3D printing, spray coating, or manual cutting and assembly, which are crucial for practical applications, still possess certain limitations, notably susceptibility to contamination. Furthermore, these methods are restricted to the production of millimeter-sized channels. This study introduces a straightforward process that utilizes convenient plastic micro-molds for simple microembossing operations to fabricate microchannels on nanopaper, achieving a minimum width of 200 &#181;m. The developed microchannel outperforms existing approaches, achieving a fourfold improvement, and can be fabricated within 45 min. Furthermore, fabrication parameters have been optimized, and a convenient quick-reference table is provided for application developers. The proof-of-concept for a laminar mixer, droplet generator, and functional nanopaper-based analytical devices (NanoPADs) designed for Rhodamine B sensing using surface-enhanced Raman spectroscopy was demonstrated. Notably, the NanoPADs exhibited exceptional performance with improved limits of detection. These outstanding results can be attributed to the superior optical properties of nanopaper and the recently developed accurate microembossing method, enabling the integration and fine-tuning of the NanoPADs.

Autore in primo piano: Rivoluzionare la microfluidica attraverso la fabbricazione di microcanali su nanocarta 

This protocol describes a straightforward process that utilizes convenient plastic micro-molds for simple microembossing operations to fabricate microchannels on nanofibrillated cellulose paper, achieving a minimum width of 200 &#181;m.

Microgoffratura: un processo conveniente per la fabbricazione di microcanali su microfluidica a base di carta nanocellulosica

Nanopaper, derived from nanofibrillated cellulose, has generated considerable interest as a promising material for microfluidic applications. Its appeal ...