この仕事のための資金は、プロクター & ギャンブル社とアメリカ化学会石油研究基金 (54462 DNI7) によって提供されました。この研究の部分的なサポートのため、アメリカの化学社会石油研究基金のドナー受信確認が行われます。著者は、役に立つ議論のため博士マルコ Caggioni を認めたいと思います。

1. マイクロ流体デバイスの作製
<ol><li>マイクロ スタンプ作製。 注: この手順は揮発性物質の使用を必要とする、化学発煙のフードで行う必要があります。<ol>
<li>スライド (75 × 50 mm)、チャンネル色ホワイトのガラスと同じ寸法で否定的なプリント デザインを使用して、背景色の黒 (参照してください図 1)。1200 dpi の解像度を持つ明確なアセテート シート (透明度) にこのデザインを印刷します。</li>
		<li>透明の暗い部分は、まだ光を許可している場合いくつかのネガをレイヤーし、両面テープを使用して付着します。</li>
		<li>高強度紫外線 (UV) 光源をオンにし、一定の出力 (約 30 分) にウォーム アップすること。 注: 高輝度光源を使用する場合は、UV 保護メガネを着用ください。</li>
		<li>アセトン、エタノール蒸留水と塗りつぶし 3 150 mL シャーレ。</li>
		<li>空の透明度を平らな面に近い高出力紫外光源が直接紫外線光に配置します。これはマイクロ スタンプを作製するベースを提供します。</li>
		<li>輪郭の四角形の角で、永久的なマーカーと場所 4 ガラス スペーサー (約 30 × 30 × 1 mm) を使用して空白の透明性のセンターでの 75 × 50 mm ガラス スライドのコーナーを概説します。</li>
		<li>UV 硬化性チオール: ene 樹脂スペーサーの中心部に約 5 mL を注ぎ、接着剤は完全に空気泡無しでスライド ガラスで覆われているように慎重にガラス スペーサーの上にスライド ガラス 1 mm x 50 x 75 を配置します。</li>
		<li>スライド ガラスの上に印刷された負の透明性を置き、上記のすべてのコンポーネントを移動する (下から上に: 空白の透明性、ガラス スペーサーと UV 接着剤、ガラス スライドと負の印刷された透明) 空の透明度を慎重にドラッグして下 UV 光源です。</li>
		<li>UV 光輝く樹脂と治療に否定的なことを許可します。チャネルの高さを変更するのには、硬化時間を調整できます。45 s 治療時間結果チャネル高さ 1 mm、私たちの光源を用いたします。</li>
		<li>紫外光源からコンポーネントを移動し、負の印刷された透明性とスライド ガラスを削除します。UV 接着剤で作製したチャンネルでスライド ガラスはマイクロ スタンプとして指す今。</li>
		<li>透明性とガラスのスペーサーを破棄します。</li>
		<li>エタノールお風呂に続いてアセトン浴でマイクロ スタンプを浸しなさい。この手順を 2 回繰り返します。アセトンは 10 以上のスタンプでアセトンを残していないので、UV 接着剤を低下させる s。</li>
		<li>スタンプを押しながら水でスタンプを水没や綿棒を使用して未反応のガレージの残りの部分を削除します。で直接拭かないで硬化部分と大まかなチャネルになる。
</li>
		<li>ペーパー タオルの上にスタンプを配置、完全硬化を確認して、少なくとも 30 分間紫外線源に戻ります。</li>
	</ol></li>
	<li>ポリジメチルシロキサン (PDMS) 成形
	<ol>
<li>クリア カップ注ぎ、PDMS ベースの 70 グラム、重量比 1:10 でベースに架橋剤を追加する架橋剤。これらは、比のオススメ メーカーです。ガラス製の容器を使用しないでください。
</li>
		<li>架橋剤を混合し、金属攪拌; との基本に徹底的に混合物は適切に混合したら溜まった空気を気泡による混濁する必要があります。</li>
		<li>混合 PDMS の真空オーブンとプルの真空に、PDMS を置きます。オフ真空ソリューション開始カップからオーバーフローし、オーバーフローが治まる後掃除を再開します。真空脱ガス過程を速めるだけとして、真空オーブンの全圧は特に問題ではないです。すべてのバブルは、混合物 (約 60 分) から避難しているまで商工会議所を残してください。</li>
		<li>空 150 mm 径プラスチック シャーレ、マイクロ スタンプの場所、ゆっくりと注ぎ、PDMS シャーレ、マイクロ スタンプを完全に覆います。泡、PDMS の改質を最小限に抑えるためのシャーレの表面近くに注ぐ。</li>
		<li>ペトリ皿をカバーし、一晩を治すための 55 ° C のオーブンで配置します。完全に硬化後は、ナイフを使用してパターンの PDMS を切り取ってスタンプから削除します。溶剤盆地 (プロトコル手順 1.6.3) と PDMS ストッパー (プロトコル手順 2.2.1.1) を構築するため余分な PDMS を保持します。</li>
		<li>0.5 mm 生検パンチを使用して、次の場所に穴を切り: 吸引チャンネル、六つの対称に配置されて 60 ° 離れて、試料室と試料室の中心の 1 つの端の近くで 1 つそれぞれの角に 1 つずつ。穴を対称的に配置は紙とサンプル室の下の場所のシートでパターンを印刷します。PDMS がクリアされているので簡単に穴が配置する必要がありますを見ることができます。</li>
	</ol></li>
	<li>マイクロ流体デバイスでガラスの壁を作成するためゾル-ゲル溶液の準備
	<ol>
<li>90% エタノール、pH 4 (0.0001 M) の 25 の mL の 25 の mL を追加し 100 mL の瓶に塩酸溶液、98% テトラエトキシシラン、25 mL と 98% メチルトリエトキシシランの 25 mL。今電子レンジで preconverted の流体と呼ぶ 100 mL の溶液を一晩 10 秒、その後 80 ° C の場所の発見の場所。</li>
	</ol></li>
	<li>デバイス アセンブリ
	<ol>
<li>パターンの両方の PDMS を配置と 75 × 50 × 0.10 mm プラズマにスライド ガラスのクリーナーと三方弁をオフの位置に設定します。</li>
		<li>真空ポンプをオンにし、商工会議所を避難させるために 1 分を許可します。</li>
		<li>コント ローラーの位置を流れとは商工会議所を 5 秒間平衡に三方弁を置きます。フロー コント ローラーの位置は、低圧チャンバーを保つために十分に低いプラズマ クリーナーを入力する空気の小流量をことができます。40 秒間、媒体に無線周波数 (RF) スイッチをオンにし、RF スイッチ、真空ポンプをオフにします。</li>
		<li>三方弁を開いた位置にチャンバーを大気の状態に戻るに配置します。パターンの PDMS、ガラスのスライドを削除します。</li>
		<li>互いに接触の 2 つの表面を置くことによってスライド ガラスに模様の PDMS を慎重に従います。</li>
		<li>縫い目パターンの PDMS と低強度紫外線の下で 5 分間治療に紫外線硬化型樹脂を適用します。</li>
	</ol></li>
	<li>マイクロ流路のガラス壁の作製。 注: この手順を完了するプラズマ処理の 30 分以内それはプラズマ処理中に発生した PDMS 表面変化に依存します。層の厚さは約 5-10 μ m になります。この手順は、揮発性物質の使用を必要とする、化学の発煙のフードで行う必要があります。<ol>
<li>ホット プレートを 100 ° C に設定して、18 ゲージ針と透明な熱可塑性の管のおよそ 30 cm の長さ、4 つの注射器 (3 30 mL と 1 つ 3 mL) を準備します。</li>
		<li>エタノール、クロロホルム、空気と 3 30 mL 注射器をそれぞれ入力します。(プロトコル手順 1.3.1。) から preconverted の体液でいっぱいに 1 つの 3 mL シリンジ</li>
		<li>それぞれの 1 つの角穴を除いて、パターンの PDMS の穴にステンレス製コネクタを使用して明確な熱可塑性の管を挿入します。この穴は、他のすべてはアウトレットになる一方、入口として使用されます。</li>
		<li>注射器、preconverted 液とマイクロ流体デバイスを記入、下ガラス ホット プレートの表面に触れているので 100 ° C のホット プレートにマイクロ流体デバイスを配置します。</li>
		<li>10 秒以上マイクロ流体デバイスを preconverted 液 3 mL を流れます。ガラスの壁の厚さは、preconverted の流体の流量を変更することによって調整されます。</li>
		<li>マイクロ流体デバイス、ホット プレートから取り外します。空気注射器 preconverted ソリューション注射器を交換し、任意の余分な preconverted の水分を押し出します。</li>
		<li>空気シリンジを置き換えてクロロホルム シリンジ、マイクロ流体デバイスをクロロホルム 15 mL をゆっくりと流れます。クロロホルム シリンジを置き換えますエタノール注射器とマイクロ流体デバイスをエタノール 30 mL をゆっくりと流れます。これらの手順は、各約 1 分を取る必要があります。</li>
		<li>乾燥するまで、マイクロ流体デバイスを介して空気注射器と流れ空気とエタノール注射器を交換してください。</li>
	</ol></li>
	<li>ガラスのサポートと溶媒の盆地のアプリケーション
	<ol>
<li>75 × 10 × 1 mm カット 75 × 25 × 1 からガラスのストリップ mm ガラスのスライド。</li>
		<li>紫外線硬化型樹脂をガラス板に適用します。PDMS 面をにして、ストリップにマイクロ流体デバイスを設置します。低強度紫外線光源の下で 5 分間を移動します。</li>
		<li>30 × 30 mm PDMS の正方形をカットします。10 mm 試料室をカバーするのに十分な大きさの穴を切り取り生検パンチを使用しています。</li>
		<li>クリーナー、プラズマに PDMS 正方形やマイクロ流体デバイスを配置し、三方弁をオフの位置に置くし、真空ポンプをオンに。</li>
		<li>商工会議所を避難させるために 1 分を許可します。フロー コント ローラー位置に三方弁を入れ、5 秒間平衡商工会議所を聞かせてください。</li>
		<li>40 秒の中に RF スイッチをオンにし、RF スイッチ、真空ポンプをオフにします。</li>
		<li>三方弁を開いた位置にチャンバーを大気の状態に戻るに配置します。</li>
		<li>プラズマ室から溶媒の盆地とマイクロ流体デバイスを削除し、表面に連絡して付着します。必ずサンプル室の上の溶媒の盆地を配置してください。</li>
	</ol></li>
</ol>2. μ2レオロジーの手順
<ol><li>
ソフトマター試料の調製
	<ol>
<li>洗浄プローブ粒子<ol>
<li>10:1 のプローブに水の比率で遠心管にピペットの水と 0.5 μ m プローブ。ピペットの混合を使用して徹底的にミックスし、10 分間遠心・ 4600 x g でスピンの遠心チューブを置き。 注: この作業で使用するプローブ ソリューションは 2.6% 固体/ボリュームの初期濃度の水で中断されたが受信され、サンプルで使用されているプローブの最終濃度は 0.1% 固体/ボリューム。</li>
			<li>微量遠心チューブと上澄みをピペットを取り外します。上清を純水に置き換えます。計 3 回の遠心分離を繰り返します。</li>
			<li>超音波発生装置で遠心チューブを置き、すべての集計を削除する 15 分の低超音波。</li>
		</ol>
</li>
		<li>合成プローブとソフトの問題。 注: この手順では、コロイドのゲルはソフトマターのサンプルとして使用されました。<ol>
<li>75 × 50 mm、スライド ガラスに 1 mL の試料を測定します。サンプルの中心にプローブ溶液 40 μ L をピペットします。</li>
			<li>ゆっくり完全に結合されるまで金属のヘラでサンプルを折る。微量遠心チューブに 2340 × g で遠心する 15 のサンプルをスクープの空気を削除する s。</li>
			<li>塗りつぶし 1 mL の注射器には 18 g 針とプローブ/HCO の混合物と明確な熱可塑性管が装備。</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>
流体交換による連続相転移
	<ol>
<li>マイクロ流体デバイスを充填<ol>
<li>PDMS ストッパーを作成するには、PDMS の 5 mm の正方形断面をカット プロトコル手順、1.2.5 から余分な PDMS を使用します。0.5 mm 径生検パンチを使用して穴を開ける途中で PDMS ストッパーに。ステンレス製コネクタを 0.5 mm 径の穴に挿入します。</li>
			<li>熱可塑性管を 3 つのコーナーの入口チャネルと吸引アウトレット チャネルに接続します。デバイスをデバイスに接続されている注射器を使用して水で完全に塗りつぶします。泡試料室またはマイクロ チャネルがないことを確認します。PDMS ストッパーと残りの角の穴をブロックします。</li>
			<li>部分的にステップ 2.2.1.2; から満ちる溶剤盆地入力されていない場合は、水で溶剤の盆地を埋めます。</li>
			<li>プロトコル手順 2.1.2.3 から注射器を使用して、中央のチャネルからサンプル/プローブ混合物の 10 μ L を注入約 2 μ L/秒で、試料室、PDMS のストッパーを使用して試料室にセンター チャンネルをブロックします。</li>
		</ol>
</li>
		<li>Microrheological データの収集<ol>
<li>トラッキング エラー、静的および動的なパーティクルを最小限に抑えるために最適化されたものにカメラの設定を有効にし、63 × 水浸対物レンズに切り替え、ピペットのレンズの上に水を一滴。</li>
			<li>顕微鏡ステージ上マイクロ流体デバイスを配置し、目的を上げるまでサンプルを当てています。</li>
			<li>相変化の全体の長さのために適切な時間間隔をプローブのブラウン運動の動画を引き継ぐ。ゲル、プローブの動きが完全に停止するまで動画の撮影を続けます。 注: 10 分毎のデータを収集します。分解実験を始めたら、プローブが完全に拡散するまでにデータが収集されます。</li>
		</ol>
</li>
		<li>(重力流、高密度流体と低密度流体の交換) の試料室に液を交換<ol>
<li>顕微鏡ステージからマイクロ流体デバイスを削除します。</li>
			<li>転送ピペットを使用して溶媒の流域から水を吸引し、溶媒の盆地に高い密度液 4 mL をピペットします。</li>
			<li>マイクロ流体デバイスを顕微鏡のステージに戻り、2.2.2.3 の手順を繰り返します</li>
		</ol>
</li>
		<li>(吸引流量, 低密度流体と高密度流体の交換) の試料室に液を交換<ol>
<li>顕微鏡ステージからマイクロ流体デバイス、吸引から PDMS ストッパーを取り外します。</li>
			<li>18 g 針と透明な熱可塑性チューブ吸引チャンネルを搭載した注射器を挿入し、シリンジ ポンプまで注射器をフックします。1 mL/分でプルするシリンジ ポンプを設定します。</li>
			<li>溶媒の盆地で余分なゲル化剤を削除し、すすぎ 3 回水溶剤の盆地を充填し、リンス液を吸引し。</li>
			<li>開始 1 分の溶媒の盆地に水を追加するときシリンジ ポンプと吸引。てはいけない溶媒洗面器が空、完全にこれは、サンプル室に空気を引っ張ってくると。
</li>
			<li>マイクロ流体デバイスからシリンジを外し、吸引に PDMS ストッパーに取って代わる。</li>
			<li>マイクロ流体デバイスを顕微鏡のステージに戻り、サンプルを取り続ける</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>まで必要なサイクル数が完了すると、十分な測定プローブ サイクル劣化/ゲル化中に一定の間隔でサンプルを服用し続けます。</li>
</ol>

<ol>
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A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glass+coating+for+PDMS+microfluidic+channels+by+sol-gel+methods.">Glass coating for PDMS microfluidic channels by sol-gel methods.</a> Lab Chip. 8, 516-518 (2008).</li><li>Happel, J., Brenner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Low Reynolds Number Hydrodynamics: with special applications to particulate media. , (1965).</li></ol>

この仕事のための開示はございません。

2 層マイクロ流体デバイス (図 1) は、以下のよくとり上げられるマイクロ加工技術29によって簡単に作ることが。ガラスのサポートは、振動に及ぼすプローブの動きを抑えるデバイスの下部に追加されます。ガラス スライドは対物レンズの作動距離を収容するために非常に薄い (0.10 mm) です。これにより、デバイスは、建物と高速カメラで測定し、サン...

ソフトマターの相転移は、素材1,2,3の処理と最終的な安定性への影響は、足場の構造を変更できます。ソフトマテリアルの動的相転移の間に特性評価は、構造変化と平衡構造とレオロジー特性の関係に関する重要な情報を提供します。たとえば、多くのホームケア製品消費者の使用時に相変化が必要です。また、製造中に、処理手順など希釈したり、ミキシングはせん断のレオロジー的性質と、製品の最終的な微細構造に影響を与えずに伝えることができます。製品が設計どおりに実行することにより、相変化中のレオロジー特性を理解すること。さらに、軍は、製造時に材料の開始のレオロジーを変更、相転移は本来の機能性の変更、予期しない、望ましくない結果をもたらすことができます。素材がサンプルにまたがるゲル ネットワークに関連付けられているコロイドや高分子の溶液から遷移ポイントとして定義されている重要なゲル化の時点で材料特性大幅に変更わずかな変化と協会に。臨界ゲルの時点で構造に変更を加えるは4最終製品に影響を与えます。これらの動的切り替え中に柔らかい材料がある弱い機械的性質と古典的な実験技術を使用して測定は測定ノイズの制限5,6,7内することができます。低弾性範囲で敏感であるレオロジーなど、このテクニックを考慮して (10-3 - 4 Pa)、ダイナミックな進化の中に弱い初期ゲルを特徴付けるために使用されます。いくつかの材料は、材料や流体の任意の転送することができます構造と、最終的には、最終的な材料特性に影響を与える特性の中に課題を外部勢力による微細構造の変化を受けやすい。材料の微細構造を変更することを避けるため、せん断を最小限に抑えながら、サンプルの周囲の環境流体を交換できるマイクロ流体デバイスを開発しました。流体環境を交換することによってせん断から最小限の貢献と相転移レオロジー特性と微細構造の変化を測定します。デバイスは、μ2レオロジーと呼ばれるレオロジー (MPT) の追跡複数の粒子と結合されます。このテクニックを使用して、外部の原動力への応答におけるゲルの連続相変化の間に材料特性を定量化します。技術は、繊維状のコロイドのゲル, 水添ヒマシ油 (HCO)9,10,11を使って説明します。
ゲルの足場は、協会とそのサンプル環境12,の13,14,15による解離の変化を受けることができます。ゲル化と分解のための原動力は特定の素材し、関心のある各素材に合わせて調整する必要があります。μ2レオロジーは、コロイド ・高分子ネットワークを含む、外部刺激に応答ゲル系の特性評価に使用できます。PH、浸透圧または塩分濃度の変更の原動力材料の微細構造の変化を誘発することができますの例を示します。たとえば、HCO は浸透圧勾配を作成することにより制御された相転移を経る。集中 HCO ゲル サンプル (4 wt %hco) は、水に沈んで、コロイド粒子間の引力が弱く、劣化を引き起こしています。またとき HCO の希薄溶液 (0.125 wt %hco) は親水性材料 (ゲル化剤と呼ばれる、主にグリセリンと界面活性剤から成る) と連絡を取り、魅力的な強制的に戻り、ゲル化を引き起こしています。このジェル システムは、単一サンプル9,10連続相転移を測定するためのツールとして、デバイスの動作を表示する使用されます。動的転移と臨界相転移における繊細な初期ゲル構造の中にこれらのゲルの足場を特徴付ける高時空間的解像度でこれらの材料を特徴付けるに MPT を使用します。
レオロジーは、ゲルの物性と構造、特に軟質材料、コロイド ・高分子ゲル5,6,9,16を含む配列の重要な移行を決定するために使用されます。郵政省は、サンプルに埋め込まれた蛍光プローブ粒子のブラウン運動のレコードにビデオ顕微鏡を使用してパッシブ microrheological 手法です。動画中のパーティクルの位置正確に 1/10thのピクセルを使用して古典的な追跡アルゴリズム17,18内で決定されます。アンサンブル平均平均二乗変位 (MSD、(Δr2(t)))、これらの粒子の軌道から計算されます。MSD は、一般化されたストークス アインシュタイン関係17,19,20,21,22を使用して材料特性、クリープ ・ コンプライアンスなどに関連 23。ラグ タイム、α の関数として、対数曲線の傾き、MSD を計算することによって物質の状態を決定します。
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57429/57429eq1.jpg">
tはラグ タイム、および重要な緩和の指数部nと比較することです。nは、時間治療重ね合わせ、ラーセンとファースト6により郵政省データを分析するが変更されたよく文書化された手法を使用して決定されます。ちなみにn α は、物質の状態、定量的に決まります。とき α > n材料は、ソルと α < n材料はゲル。前作は、レオロジーを使用して重要な緩和指数9を決定する HCO システムを特徴としています。この情報を使用して、我々 は正確に判断材料が実験中にゾル、ゲルから遷移とき。さらに、非ガウス パラメーター αNGシステムの構造不均一性の程度を判断する計算できます。
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57429/57429eq2.jpg">
Δx(t) はx軸方向に一次元粒子運動です。郵政省を使用すると、単一フェーズの移行を特徴付けることができるが、郵政省マイクロ流体デバイス材料の特性、我々 は周囲の流体環境を操作し、単一のゲルのサンプルのいくつかの相転移のデータを収集することができます。
このマイクロ流体デバイスは周辺の流動環境の変化への応答の位相変化を受ける単一ゲル サンプルの重要な転移を調査するために設計されています。デバイスは、剪断を最小限に抑えながら相転移を誘発する場所のサンプルをロックすることでゲルやゾルの状態で、するときにサンプルを取り巻く体液を交換します。溶媒の盆地は、六つの対称的に間隔をあけられた入口チャネルによって接続される試料室の真上に。この対称性は、試料室に溶媒の盆地から液の交換、位置の固定、サンプルのまわりの等しい圧力を作成中単一粒子と DNA のトラップにこの手法を使用するいくつかの研究がされているが、この作品はスケール約 10 μ L24,25,26サンプルを単一分子からボリューム アップ。このユニークなデザインは、相転移中にリアルタイム microrheological 評価もできます。
μ2レオロジーは、ソフトの問題の多くのシステムに適用可能な堅牢な手法です。本稿で説明する手法は、コロイドのゲル用に設計されましたが、高分子やミセルなど他の材料に簡単に適応できます。この手法により、我々 動作を決定するだけではなく相転移平衡物性が、また方法別の処理手順は、材料および最終的な足場構造のレオロジーの進化に及ぼす影響を永続的なを持つことができ、プロパティ。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:713px;" width="713">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">150 x 15 mm Petri Dish</td>
			<td style="width:195px;">Corning, Inc.</td>
			<td style="width:131px;">351058</td>
			<td style="width:183px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">75 x 50 x 0.15 mm glass slide</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">Custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">75 x 50 x 1.0 mm glass slide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-550-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">75 x 25 x 1.0 mm glass Slide</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">12-550-A3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">22 x 22 Glass cover slips</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">12-542-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Acetone, 99.5%</td>
			<td style="width:195px;">VWR Analytical</td>
			<td style="width:131px;">67-64-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Low intensity UV source</td>
			<td style="width:195px;">UVP</td>
			<td style="width:131px;">UVL-56</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Chloroform, 99.9%</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:131px;">C298-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Cotton Swabs</td>
			<td style="width:195px;">Q-tips</td>
			<td style="width:131px;">83289205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Ethanol, 90%</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:131px;">A962-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:205px;">Fluoresbrite&#174; YG Carboxylate Microspheres 0.50&#181;m</td>
			<td style="width:195px;">Polysciences, Inc.&#160;</td>
			<td>15700-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">High-Intensity UV Lamp</td>
			<td style="width:195px;">Spectroline Corp.</td>
			<td style="width:131px;">SB-100P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Hot plate</td>
			<td style="width:195px;">Corning, Inc.</td>
			<td style="width:131px;">PC-420</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Hydrochloric Acid, 6N</td>
			<td style="width:195px;">Ricca Chemical Company</td>
			<td style="width:131px;">3750-32</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Methyltriethyoxysilane, 98%</td>
			<td style="width:195px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:131px;">174622500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Microcentrifuge</td>
			<td style="width:195px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:131px;">5424</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Plasma cleaner</td>
			<td style="width:195px;">Harrick Plasma, Inc.</td>
			<td style="width:131px;">PDC-32G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Polydimethylsiloxane (PDMS)</td>
			<td style="width:195px;">Robert McKwown Company</td>
			<td style="width:131px;">2065622</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Sonicator</td>
			<td style="width:195px;">Branson, Emerson Electric</td>
			<td style="width:131px;">1800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:205px;">Steel connectors, ID 0.023 inch</td>
			<td style="width:195px;">New England Small Tube Corp.</td>
			<td style="width:131px;">Custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Tetraethoxysilane, 98%</td>
			<td style="width:195px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:131px;">A14965</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Thiol-ene Resin (UV curable)</td>
			<td style="width:195px;">Norland Products, Inc.&#160;</td>
			<td style="width:131px;">NOA81</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Transparency</td>
			<td style="width:195px;">Staples Inc.&#160;</td>
			<td style="width:131px;">21828</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Tygon tubing, ID 1/32 inch</td>
			<td style="width:195px;">McMaster-Carr</td>
			<td style="width:131px;">E-3603</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Vacuum oven</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:131px;">282A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Biopsy punch 8 mm</td>
			<td style="width:195px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:131px;">504535</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Bioposy punch 0.5 mm</td>
			<td style="width:195px;">World Precision Instruments</td>
			<td>504528</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Syringe, 30 mL</td>
			<td style="width:195px;">BD</td>
			<td style="width:131px;">309659</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Syringe, 3 mL</td>
			<td style="width:195px;">BD</td>
			<td style="width:131px;">309651</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Needle, 18 gauge</td>
			<td style="width:195px;">BD</td>
			<td>305195</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Microcentrifuge tube, 1.5 mL</td>
			<td style="width:195px;">Eppendorf</td>
			<td>22-36-320-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">High-speed Camera</td>
			<td style="width:195px;">Vision Research</td>
			<td>Miro M120&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Microscope</td>
			<td style="width:195px;">Carl Zeiss AG</td>
			<td style="width:131px;">Zeiss Observer, Z1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Syringe pump</td>
			<td style="width:195px;">New Era Pump Systems</td>
			<td style="width:131px;">NE-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Hydrogenated castor oil</td>
			<td style="width:195px;">Procter &#38; Gamble</td>
			<td style="width:131px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Af&#237;cio MP 6002 Printer</td>
			<td style="width:195px;">Ricoh Company, Ltd.</td>
			<td style="width:131px;">415877</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combining microfluidics and microrheology to determine rheological properties of soft matter during repeated phase transitions

ソフトマターの微細構造は直接巨視的物性に影響を与えると前の段階の変更時にコロイドの転位を含む要因によって変更することができます、せん断を適用しました。これらの変更の範囲を決定するためのサンプルにせん断を抑えながら周囲流体と microrheological 特性の交換による相転移を有効に繰り返しマイクロ流体デバイスを開発しました。この手法は、μ2レオロジー、マイクロ流体システムとレオロジーの組み合わせです。マイクロ流体デバイス、2 層設計対称入口ストリーム流体交換中に場所にゲルのサンプルをトラップするサンプル室に入る。吸引は、サンプル室に流体をプルする試料室から遠くに適用できます。レオロジー (MPT) の追跡複数の粒子を用いた材料のレオロジー特性が特徴です。郵政省、蛍光プローブ粒子が材料に埋め込まれているされビデオ顕微鏡を用いたプローブのブラウン運動が記録されます。粒子の動きを追跡し、平均二乗変位 (MSD) が計算されます。MSD は、一般化されたストークス アインシュタイン関係を用いた巨視的物性に関連です。材料の相臨界緩和の指数を比較することにより識別される、時間治療の重ね合わせを使用して決定します。線維性コロイドのゲルの測定手法の有用性を示しています。このゲルは、せん断が適用される不可逆的変更できる繊細な構造を持ちます。μ2レオロジー データは、相転移が微構造変化の役割を果たしていないことを示す、各相転移後、材料繰り返し同じのレオロジー的性質にあるを示しています。せん断の役割を決定するには、サンプルは当社マイクロ流体デバイスへの注入前にせん断することができます。μ2レオロジーはソフトマターの相転移の繰り返された変更に応答中に単一サンプルの繊細な微細構造のレオロジー的性質の決定を有効にするのに広く適用可能な手法、周囲の環境条件。

2 層マイクロ流体デバイスは、マイクロ スタンプの柄は PDMS (図 1a、b) で構成されます。スタンプのデザインは、図 1のcに表示されます。不適切な実験装置は周囲の流体交換 (図 2) の間に受動的なレオロジーとマイクロ フローのエラーの両方を可能性があります。不適切な実?...

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Combining Microfluidics and Microrheology to Determine Rheological Properties of Soft Matter during Repeated Phase Transitions

複数の粒子がソフトの問題に対する反復相転移のレオロジー効果を研究するレオロジー測定を追跡を可能にするマイクロ流体デバイスの作製使いを紹介しています。

繰り返し相転移の間に柔らかい物質のレオロジー的性質を決定するためのマイクロ流体システムとレオロジーを組み合わせること

The microstructure of soft matter directly impacts macroscopic rheological properties and can be changed by factors including colloidal rearrangement ...

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Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do so is highly important in view of a number of applications in functional soft matter including electronics, biomedical engineering, and sensors. In the past, successful strategies to control the size and shape of supramolecular polymers typically focused on the use of templates2,3, end cappers4 or selective solvent techniques5. 
Here we disclose a strategy based on self-assembling discotic amphiphiles that leads to the control over stack length and shape of ordered, chiral columnar aggregates. By balancing electrostatic repulsive interactions on the hydrophilic rim and attractive non-covalent forces within the hydrophobic core of the polymerizing building block, we manage to create small and discrete spherical objects6,7. Increasing the salt concentration to screen the charges induces a sphere-to-rod transition. Intriguingly, this transition is expressed in an increase of cooperativity in the temperature-dependent self-assembly mechanism, and more stable aggregates are obtained. 
For our study we select a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) core connected to a hydrophilic metal chelate via a hydrophobic, fluorinated L-phenylalanine based spacer (Scheme 1). The metal chelate selected is a Gd(III)-DTPA complex that contains two overall remaining charges per complex and necessarily two counter ions. The one-dimensional growth of the aggregate is directed by &pi;-&pi; stacking and intermolecular hydrogen bonding. However, the electrostatic, repulsive forces that arise from the charges on the Gd(III)-DTPA complex start limiting the one-dimensional growth of the BTA-based discotic once a certain size is reached. At millimolar concentrations the formed aggregate has a spherical shape and a diameter of around 5 nm as inferred from 1H-NMR spectroscopy, small angle X-ray scattering, and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM). The strength of the electrostatic repulsive interactions between molecules can be reduced by increasing the salt concentration of the buffered solutions. This screening of the charges induces a transition from spherical aggregates into elongated rods with a length &gt; 25 nm. Cryo-TEM allows to visualise the changes in shape and size. In addition, CD spectroscopy permits to derive the mechanistic details of the self-assembly processes before and after the addition of salt. Importantly, the cooperativity -a key feature that dictates the physical properties of the produced supramolecular polymers- increases dramatically upon screening the electrostatic interactions. This increase in cooperativity results in a significant increase in the molecular weight of the formed supramolecular polymers in water.

The goal of this experiment is to determine and control the size, shape and stability of self-assembled discotic amphiphiles in water. For aqueous based supramolecular polymers such level of control is very difficult. We apply a strategy using both repulsive and attractive interactions. The experimental techniques applied to characterize this system are broadly applicable.

水中での超分子ポリマーのサイズ、形状と安定性を制御する

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

工学

Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; platforms. Often, droplet motion relies on the wetting of a surface, directly associated with the application of an electric field; surface interactions, however, make motion dependent on droplet contents, limiting the breadth of applications of the technique.
Some alternatives have been presented to minimize this dependence. However, they rely on the addition of extra chemical species to the droplet or its surroundings, which could potentially interact with droplet moieties. Addressing this challenge, our group recently developed Field-DW devices to allow the transport of cells and proteins in DMF, without extra additives.
Here, the protocol for device fabrication and operation is provided, including the electronic interface for motion control. We also continue the studies with the devices, showing that multicellular, relatively large, model organisms can also be transported, arguably unaffected by the electric fields required for device operation.

The protocol for fabrication and operation of field dewetting devices (Field-DW) is described, as well as the preliminary studies of the effects of electric fields on droplet contents.

デジタルマイクロフルイディクスにBioanalytesの輸送を最適化するための縮小液滴表面相互作用の活用

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; ...

High-Sensitivity Nuclear Magnetic Resonance at Giga-Pascal Pressures: A New Tool for Probing Electronic and Chemical Properties of Condensed Matter under Extreme Conditions

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is one of the most important techniques for the study of condensed matter systems, their chemical structure, and their electronic properties. The application of high pressure enables one to synthesize new materials, but the response of known materials to high pressure is a very useful tool for studying their electronic structure and developing theories. For example, high-pressure synthesis might be at the origin of life; and understanding the behavior of small molecules under extreme pressure will tell us more about fundamental processes in our universe. It is no wonder that there has always been great interest in having NMR available at high pressures. Unfortunately, the desired pressures are often well into the Giga-Pascal (GPa) range and require special anvil cell devices where only very small, secluded volumes are available. This has restricted the use of NMR almost entirely in the past, and only recently, a new approach to high-sensitivity GPa NMR, which has a resonating micro-coil inside the sample chamber, was put forward. This approach enables us to achieve high sensitivity with experiments that bring the power of NMR to Giga-Pascal pressure condensed matter research. First applications, the detection of a topological electronic transition in ordinary aluminum metal and the closing of the pseudo-gap in high-temperature superconductivity, show the power of such an approach. Meanwhile, the range of achievable pressures was increased tremendously with a new generation of anvil cells (up to 10.1 GPa), that fit standard-bore NMR magnets. This approach might become a new, important tool for the investigation of many condensed matter systems, in chemistry, geochemistry, and in physics, since we can now watch structural changes with the eyes of a very versatile probe.

Nuclear magnetic resonance is one of the most important spectroscopic tools. Here, the development of a new approach under high pressure, currently up to 10.1 GPa, is presented. This opens a new window into condensed matter physics and chemistry, where high-pressure research is of great importance.

極限条件下で凝縮系の電子·化学的性質を探るための新しいツール：ギガパスカルの圧力で高感度核磁気共鳴

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is one of the most important techniques for the study of condensed matter systems, their chemical structure, and their ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

光可飽和遷移を経由してパターニング - 作製と特性評価

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the manifold requirements during processing and application of such complex fluids. In this investigation, measuring protocols for a conclusive assessment of different process relevant rheological parameters have been evaluated. This includes the determination of yield stress, viscosity, wall slip velocity, structural recovery after large deformation and elongation at break as well as tensile force during filament stretching.
The importance of concomitant video recordings during parallel-plate rotational rheometry for a significant determination of rheological quantities is demonstrated. The deformation profile and flow field at the sample edge can be determined using appropriate markers. Thus, measurement parameter settings and plate roughness values can be identified for which yield stress and viscosity measurements are possible. Slip velocity can be measured directly and measuring conditions at which plug flow, shear banding or sample spillover occur can be identified clearly. 
Video recordings further confirm that the change in shear moduli observed during three stage oscillatory shear tests with small deformation amplitude in stage I and III but large oscillation amplitude in stage II can be directly attributed to structural break down and recovery. For the pastes investigated here, the degree of irreversible, shear-induced structural change increases with increasing deformation amplitude in stage II until a saturation is reached at deformations corresponding to the crossover of G' and G'', but the irreversible damage is independent of the duration of large amplitude shear. 
A capillary breakup elongational rheometer and a tensile tester have been used to characterize deformation and breakup behavior of highly filled pastes in uniaxial elongation. Significant differences were observed in all experiments described above for two commercial screen-printing silver pastes used for front side metallization of Si-solar cells.

A protocol for a robust and application relevant rheological characterization of highly concentrated suspensions is presented. Silver pastes used for screen-printing application in solar cell production are employed as model systems.

高度に濃縮された懸濁液のレオロジー特性評価における課題 - スクリーン印刷シルバーペーストのためのケーススタディ

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve desired molecular orientation states in LC displays, the "static" surface property of LCs, so-called surface anchoring, has been intensively studied. As a rule of thumb, once the initial orientation of LCs is "locked" by specific surface treatments, such as rubbing or treatment with a specific alignment layer, it hardly changes with temperature. Here, we present a system exhibiting an orientational transition upon temperature variation, which conflicts with the consensus. Right on the transition, the bulk LC molecules experience the orientational rotation, with 90&#176; between the planar (P) orientation at high temperatures and the vertical (V) orientation at low temperatures in the first-order transitional manner. We have tracked thermodynamic surface anchoring behavior by means of polarizing optical microscopy (POM), dielectric spectroscopy (DS), high-resolution differential scanning calorimetry (HR-DSC), and grazing incidence X-ray diffraction (GI-XRD) and reached a plausible physical explanation: that the transition is triggered by a growth of surface wetting sheets, which impose the V orientation locally against the P orientation in the bulk. This landscape would provide a general link explaining how the equilibrium bulk orientation is affected by surface-localized orientation in many LC systems. In our characterization, POM and DS are advantageous by offering information on the spatial distribution of the orientation of LC molecules. HR-DSC gives information about the precise thermodynamic information on transitions, which cannot be addressed by conventional DSC instruments due to limited resolution. GI-XRD provides information on surface-specific molecular orientation and short-range orderings. The goal of this paper is to present a protocol for preparing a sample that exhibits the transition and to demonstrate how the thermodynamic structural variation, both in the bulk and on surfaces, can be analyzed through the abovementioned methods.

Here, we present a protocol to trigger an orientational transition of a liquid crystal in response to temperature. Methodologies are described for preparing a sample in order to observe the transition and the detailed transitional evolution.

界面湿潤シートの熱力学的成長によって引き起こされる液晶の配向転移

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape method or individual WS2 nanotubes by dispersing the suspension of WS2 nanotubes. The selected samples have been fabricated into devices by the use of the electron beam lithography and electrolyte is put on the devices. We have characterized the electronic properties of the devices under applying the gate voltage. In the small gate voltage region, ions in the electrolyte are accumulated on the surface of the samples which leads to the large electric potential drop and resultant electrostatic carrier doping at the interface. Ambipolar transfer curve has been observed in this electrostatic doping region. When the gate voltage is further increased, we met another drastic increase of source-drain current which implies that ions are intercalated into layers of WS2 and electrochemical carrier doping is realized. In such electrochemical doping region, superconductivity has been observed. The focused technique provides a powerful strategy for achieving the electric-filed-induced quantum phase transition.

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Here, we present a protocol to control the carrier number in solids by using the electrolyte.

電解質ゲートによって WS2ナノデバイスにおける電子状態の電界制御

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending deformation and low input. However, their monotonous bending motion form in two-dimensional (2-D) space keeps them away from wide applications. This paper presents a detailed fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers, to explore their motions in three-dimensional (3-D) space. The design of oblique chambers enables actuators with tunable coupled bending and twisting capabilities, which gives them the possibility to move dexterously in flexible manipulators, to become biologically inspired robots and medical devices. The fabrication process is based on the molding method, including the silicone elastomer preparation, chamber and base parts fabrication, actuator assembly, tubing connections, checks for leaks, and actuator repair. The fabrication method guarantees the rapid manufacturing of a series of actuators with only a few modifications in the molds. The test results show the high quality of the actuators and their prominent bending and twisting capabilities. Experiments of the gripper demonstrate the advantages of the development in adapting to objects with different diameters and providing sufficient friction.

Here we present a fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers. The actuators are capable of generating coupled bending and twisting motions, which broadens their application in soft robotics.

斜めの部屋に柔らかい空気ネットワーク アクチュエータの作製

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending ...

Studying Large Amplitude Oscillatory Shear Response of Soft Materials

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl sulfoxide (DMSO) and xanthan gum in water &#8212; two concentrated polymer solutions used as viscosifiers in foods, enhanced oil recovery, and soil remediation. Understanding the nonlinear rheological behavior of soft materials is important in the design and controlled manufacturing of many consumer products. It is shown how the response to LAOS of these polymer solutions can be interpreted in terms of a clear transition from linear viscoelasticity to viscoplastic deformation and back again during a period. The LAOS results are analyzed via the fully quantitative Sequence of Physical Processes (SPP) technique, using free MATLAB-based software. A detailed protocol of performing a LAOS measurement with a commercial rheometer, analyzing nonlinear stress responses with the freeware, and interpreting physical processes under LAOS is presented. It is further shown that, within the SPP framework, a LAOS response contains information regarding the linear viscoelasticity, the transient flow curves, and the critical strain responsible for the onset of nonlinearity.

We present a detailed protocol outlining how to perform nonlinear oscillatory shear rheology on soft materials, and how to run the SPP-LAOS analysis to understand the responses as a sequence of physical processes.

ソフトマテリアルの大振幅振動せん断応答を勉強

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl ...

Rapid Manufacturing of Thin Soft Pneumatic Actuators and Robots

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a laser cutter machine. The method starts with the lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets using a heat press for 10 min at the temperature of ~93 &#176;C. Next, the parameters of the laser cutter machine are optimized to produce a rectangular balloon with maximum burst pressure. Using the optimized parameters, the soft actuators are laser cut/welded three times sequentially. Next, a dispensing needle is attached to the actuator, allowing it to be inflated. The effect of geometrical parameters on the deflection of the actuator are studied systematically by varying the channel width and length. Finally, the performance of the actuator is characterized using an optical camera and a fluid dispenser. Conventional fabrication methods of soft pneumatic actuators based on silicone molding are time consuming (several hours). They also result in strong but bulky actuators, which limits the actuator&#8217;s applications. Moreover, microfabrication of thin pneumatic actuators is both time-consuming and expensive. The proposed manufacturing method in the current work resolves these issues by introducing a fast, simple, and cost-effective fabrication method of ultrathin pneumatic actuators.

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with a thin form factor. The fabrication method starts with lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets followed by laser cutting/welding of a two-dimensional pattern to form actuators and robots.

薄型軟空アクチュエータ・ロボットの迅速な製造

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a ...