Questo protocollo presenta la prima metodologia visiva per l'incisione e il taglio di Aerogel semplici e tinti utilizzando un sistema di incisione laser. Il vantaggio principale di questa tecnica è la sua semplicità in quanto consente di incidere monoliti Aerogel di qualsiasi forma, dimensione o colore. La presentazione video consente di dimostrare le considerazioni pratiche del protocollo, incluso il posizionamento dell'Aerogel e l'allineamento della fresa laser.
Per preparare uno stampo per la fabbricazione di monoliti Aerogel, selezionare uno stampo in acciaio in tre parti costituito da una parte superiore, centrale e inferiore con dimensioni esterne di 15,24 per 14 centimetri in una cavità di 10 per 11 centimetri al centro. La parte superiore dello stampo dovrebbe avere sette fori di sfiato di 0,08 centimetri su ciascun lato. Utilizzare sapone diluito e una spugna ruvida per strofinare le parti superiore, centrale e inferiore dello stampo e asciugare tutte le parti pulite dello stampo con un tovagliolo di carta.
Dopo l'asciugatura, utilizzare salviette detergenti monouso indo in acetone per pulire lo stampo fino a quando la salvietta detergente rimane pulita. Successivamente, utilizzare carta vetrata a grana 2.000 per levigare leggermente tutte le superfici fino a quando lo stampo non è liscio al tatto e qualsiasi residuo di usi precedenti è stato rimosso, prestando particolare attenzione all'interno dello stampo centrale in cui si forma l'Aerogel. Pulire i fori di sfiato sulla parte superiore dello stampo con aria compressa e applicare manualmente circa 2,4 millilitri di grasso ad alto vuoto in uno spessore, anche uno o due millimetri di strato su tutta la superficie di collegamento superiore dello stampo inferiore e circa un millilitro di grasso in uno spesso strato, anche da uno a due millimetri alla metà esterna della superficie di collegamento inferiore dello stampo superiore.
Applicare circa 0,5 millilitri di grasso ad alto vuoto in uno strato anche inferiore a 0,5 millimetri sulle superfici interne degli stampi superiore e inferiore e utilizzare una salvietta detergente monouso per rimuovere il grasso in eccesso fino a quando la superficie non si sente liscia e non rimane appiccicosità dal grasso. Applicare manualmente 0,5 millilitri di grasso ad alto vuoto in uno strato di grasso anche inferiore a 0,5 millimetri sulla superficie interna dello stampo centrale. Per preparare il file del modello di incisione, aprire un nuovo documento in un'applicazione di disegno appropriata e aggiungere il testo o l'immagine desiderata di qualsiasi dimensione e larghezza di linea direttamente al documento, quindi salvare il file.
Per incidere un monolite Aerogel, accendere prima l'incisore laser, il sistema di scarico a vuoto e il computer collegato. Misurare la dimensione della superficie monolitica Aerogel che verrà incisa e aprire il file del pattern di incisione. Impostare la dimensione del documento in modo che corrisponda alla dimensione del monolite Aerogel misurata e aprire il coperchio dell'incisore laser.
Usa una mano guantata per posizionare l'Aerogel sulla piattaforma dell'incisore laser e allinea l'Aerogel nell'angolo in alto a sinistra con l'Aerogel che tocca i righelli superiore e sinistro. Capovolgere l'indicatore di messa a fuoco manuale del magnete a forma di V collegato al laser a testa in giù e premere Focus sull'incisore laser. Proteggere il monolite Aerogel con una salvietta detergente monouso e utilizzare la freccia su sul pannello di controllo dell'incisore laser per spostare la piattaforma dell'incisore laser fino a quando la parte inferiore del misuratore di messa a fuoco manuale tocca solo l'Aerogel.
Rimuovere la salvietta e riportare l'indicatore nella posizione originale. Chiudere il coperchio dell'incisore laser e fare clic su File e stampa nel programma di disegno. Selezionare l'incisore laser come posizione di stampa e aprire la finestra delle preferenze per impostare le proprietà della stampante.
Selezionare la modalità raster all'interno di un DPI di 600, una velocità del 100% e una potenza del 55%Confermare che la dimensione del pezzo corrisponda alla dimensione del monolite Aerogel misurata e fare clic su Applica e stampa. Sul pannello frontale dell'incisore laser, fare clic su Lavoro e selezionare il nome file corrispondente. Fare clic su Vai.Al termine dell'incisore laser, fare clic su Messa a fuoco e utilizzare la freccia in giù sul pannello di controllo frontale dell'incisore laser per abbassare la base.
Utilizzare una mano guantata per trasferire delicatamente l'Aerogel dalla piattaforma dell'incisore laser al suo contenitore e fare clic su Cestino per eliminare il lavoro dall'incisore. Per tagliare un monolite Aerogel, accendere l'incisore laser, il sistema di scarico a vuoto e il computer collegato e misurare le dimensioni della superficie del monolite Aerogel da tagliare. Per il taglio generale, aprite un nuovo documento nel programma di disegno e immettete le dimensioni per le dimensioni del documento da correlare alla dimensione del monolite Aerogel misurata.
Utilizzate lo strumento di disegno larghezza attaccatura capelli per creare il motivo che verrà tagliato e posizionate il modello in modo che corrisponda alla posizione di taglio desiderata sull'Aerogel. Pulire un foglio di lamina di acciaio inossidabile spesso 0,0127 millimetri abbastanza grande da coprire la base del monolite Aerogel con acetone e posizionare la lamina sulla piattaforma dell'incisore laser. Allineare l'Aerogel e la lamina di acciaio inossidabile nell'angolo in alto a sinistra con l'Aerogel che tocca i righelli superiore e sinistro e regolare la posizione del misuratore come dimostrato.
Fare clic su File e stampa nel programma di disegno e selezionare l'incisore laser come posizione di stampa e aprire la finestra delle preferenze per impostare le proprietà della stampante. Selezionare la modalità vettoriale e impostare il DPI su 600, la velocità al 3%, la potenza al 90% e la frequenza di 1.000 Hertz. Verificare che la dimensione del pezzo corrisponda alla dimensione Aerogel misurata.
La profondità del taglio varierà con la velocità del laser. Fate clic su Lavoro (Job) e Su vai (Go) per avviare il taglio, come illustrato. Dopo aver raccolto il campione, utilizzare una spazzola di schiuma per rimuovere delicatamente eventuali piccoli pezzi di Aerogel ablato lasciati sulla faccia del monolite che era in contatto con il laser.
Per questo approccio a mosaico Aerogel, lo stesso modello è stato tagliato in tre diversi monoliti Aerogel tinti e i pezzi sono stati riassemblati in un motivo a mosaico. È possibile incidere disegni su pezzi monolitici più piccoli come dimostrato per ottenere disposizioni visivamente interessanti in condizioni di luce naturale e ultravioletta anche su pezzi più piccoli. Come illustrato, gli Aerogel nativi possono essere incisi con motivi di varia densità con fotografie stampate sulla superficie anteriore di un Aerogel planare, su una superficie curva e su Aerogel tinti fluorescenti.
In questa immagine al microscopio elettronico a scansione di un Aerogel di silice incisa, si può osservare l'interfaccia tra le linee incise e l'Aerogel nanoporoso non inciso quasi liscio. L'incisione provoca l'ablazione e la fusione del materiale superficiale in strutture simili a filamenti come osservato in questa immagine che mostra l'effetto di un singolo impulso laser dell'Aerogel. Un'attenta preparazione, compresa la regolazione del contrasto delle immagini da incidere, è fondamentale per ottenere risultati di alta qualità.
Un ulteriore perfezionamento del metodo di incisione laser potrebbe fornire un'alternativa alla micro-lavorazione degli Aerogel di silice. I monoliti estetici Aerogel potrebbero trovare applicazione in un'ampia varietà di settori, tra cui opere d'arte ed edifici sostenibili.
