저자는 SRS 및 작업 (EP/J013390/1를) 자금에 대한 후속 기금 KYL과 영국의 공학 및 물리 과학 연구위원회 (EPSRC)를 지원하기위한 비엔나 대학에게 감사의 말씀을 전합니다.

박테리아 셀룰로오스 - 사이 잘삼 섬유 현탁액의 1. 준비 <ol><li> 80 ° C에서 젖은 BC의 진공 건조 하룻밤 (O / N) 다음에 BC의 젖은 질량을 측정하여 BC의 습윤 건조 질량을 결정합니다. 건조되면, BC의 건조 질량을 측정한다. </li><li> BC의 사전 결정 습윤 건조 질량에서 건조 BC 18 g의 젖은 BC 펠리클 상당의 양을 측정한다. </li><li> 날카로운 가위를 사용하여 ~ ~ 2 cm의 작은 조각으로 젖은 BC의 펠리클을 잘라. 절단 한 후, 절단 펠리클의 수화 수 있도록 물 1 L에 BC의 펠리클을 담급니다. </li><li> 믹서기에 컷 BC 펠리클 피드와 혼합 과정이 원활 것 같은 믹서에 적당량의 물을 추가합니다. </li><li> 2 분 동안이 BC의 펠리클을 혼합. </li><li> 15 L 용기에 혼합 BC을 붓고 총 저수량은 (0.1 (㎍ / ㎖) %의 물에 BC 농도를 구성하는 유엔 당 박테리아 셀룰로오스의 비율 질량 14 L 될 때까지 물을 추가물 그 양). BC의 펠리클은 혼합에 대해 일괄 적으로 믹서에 공급해야 할 수도 있습니다. </li><li> 1~2cm 긴 섬유로 느슨한 사이 잘삼 섬유 (또는 단락 천연 섬유의 소스)의 72g을 잘라 BC 서스펜션에 추가합니다. 부드럽게 BC 현탁액 사이 잘삼 섬유의 균일 한 분산을 보장하기 위해 서스펜션을 저어. </li><li> 이 서스펜션 O / N.에 사이 잘삼 섬유를 적신다 </li></ol> 사이 잘삼 섬유 프리폼 2. 제조 <ol><li> 오픈 시트 금형 및 배수 밸브를 닫습니다. </li><li> 수위가 배​​킹 와이어에 도달 할 때까지 DI 물과 시스템을 채운다. </li><li> 시트 몰드베이스의 가운데 백업 와이어 100 메쉬 금속 성형 와이어를 놓습니다. </li><li> 닫기 및 시트 형 래치. 형성하는 와이어가 물에 잠긴 될 때까지 추가로 신선한 물을 추가합니다. </li><li> 시트 금형에 준비된 사이 잘삼 섬유 BC 서스펜션을 붓는다. 조심스럽게 사이 잘삼 섬유가 균일하게 DISTRIB를 보장하기 위해 현탁액을 교반금형에 걸쳐 uted. </li><li> 성형 와이어 사이 잘삼 섬유와 BC의 젖은 필터 케이크의 형성 될 것이다, 물을 배수하는 배수 밸브를 엽니 다. 즉시 물을 빼낸 후, 시트 금형을 열고 형성하는 와이어를 제거합니다. </li><li> 압지의 조각에 형성 와이어를 놓습니다. 추가 블롯 논문은 금속판이어서 필터 케이크의 상단에 배치된다. </li><li> 주위 필터 케이크를 플립. 성형 와이어는 이제 정상을 향하도록 형성하는 와이어를 제거하고 금속 플레이트 뒤에 필터 케이크의 위에 직접 추가 압지를 놓으십시오. </li><li> 물을 눌러 금속판에 10 kg 무게를 놓습니다. 압지가 완전히 젖었 때, 신선한 더럽히는 서류와 함께 더럽히는 서류를 교체, 10 kg의 무게를 사용하여 다시 필터 케이크를 누릅니다. </li><li> 블로 팅 용지 1 마지막 시간을 교체하고 섬유 프리폼을 통합하는 핫 프레스 1 톤 최종 압박을 수행. </li><li> 잔류 물을 증발을 돕기 위해 120 ° C의 최대 핫 프레스를 가열한다. 이 약 4 시간 소요됩니다. 실온 (RT)에 대한 뜨거운 언론의 온도를 줄이고 프리폼 전에 뜨거운 언론에서 제거에 냉각 할 수 있습니다. </li></ol> 3. BC-사이 잘삼 섬유 프리폼의 주사 전자 현미경 (SEM) <ol><li> 2 × 2 ㎠의 BC-사이 잘삼 섬유 프리폼을 잘라. </li><li> 탄소 탭을 사용하여 SEM 스텁에이 컷 프리폼 스틱. </li><li> 코트 1 분 동안 75mA에서 작동하는 크롬 스퍼터 코터의 샘플. </li><li> 5 kV의 이미지의 에너지 빔을 이용하여 인 - 렌즈 모드의 전계 방출 총 SEM으로 BC-잘삼 섬유 프리폼. 참고 : 전도성 접착제를 사용하여 SEM 스텁에 예비 성형품을 접착하지 않고 이미지에 사이 잘삼 섬유 프리폼을 시도하지 마십시오. 느슨한 섬유 SEM 챔버의 배기 중에 떨어져 흡인 전자총이 손상 될 것이다. </li></ol> V를 사용하여 4. 합성 제조최고 진공 보조 수지 주입 (VARI) <ol><li> 비 다공성 PTFE 코팅 유리 릴리스 직물 구성 도구 측면, 상단의 프리폼을 놓습니다. </li><li> 다공성 흐름 매체이어서도 박리 플라이라고도 다공질 PTFE 코팅 유리 방출 직물로 프리폼을 커버. 껍질 플라이와 유동 매체 모두 프리폼 (프로세스 회로도 그림 2 참조) 것을 커야한다. </li><li> VARI의 의도 된 수지의 입구와 출구의 오메가 튜브의 위치가 설정합니다. 오메가 튜브는 VARI에 배포하는 수지 주입하는 동안 설정할 수 있도록 다공성 유동 매체의 상단에 배치되어 있는지 확인합니다. 오메가 튜브의 길이는 유동 매체만큼 넓어야한다. </li><li> 세트 업의 주변의 주위에 장소 압력에 민감한 테이프. <ol><li> 압력에 민감한 테이프의 종이 뒷면이 여전히이 시점에서 테이프에 남아 있는지 확인합니다. </li><li> 의 구멍에 수지 공급 및 배출 튜브를 삽입오메가 튜브와 커버 플루오로 중합체 기반의 자루에 넣기 필름으로 설정하고 압력에 민감한 테이프를 사용하여 밀봉. </li><li> 수지 공급관 봉쇄. 브리더 천 위에 수지 배출 튜브의 타 단부를 위치. </li></ol></li><li> 숨 천 뒤에 섬유 프리폼은 내부 가방의 상단에 금속 접시를 놓습니다. 금속 플레이트는 프리폼의 크기 여야합니다. </li><li> 을 통해 가방 진공 밸브가하고 브리더 천 위에 밸브의 바닥 조각을 배치해야하는 위치를 식별합니다. </li><li> 내부 가방 주위에 진공 밀봉 테이프를 놓고 그 위에 진공 자루에 넣기 필름을 배치하고 봉인. 초과 진공 자루에 넣기 필름은 주름을 형성 할 것이다. </li><li> 봉인을 완료 주름 내부의 밀봉 테이프를 넣습니다. </li><li> 밸브의 바닥 조각과 가방 진공 밸브를 통해를 완료하기 위해 상단 부분에 나사 진공 자루에 넣기 필름에 작은 &#39;X&#39;를 잘라. 그것은 importa입니다이 누출 경로가 발생할 수로 상단 부분에서 진공 자루에 넣기 필름의 주름을 방지하기 위해 NT. </li><li> 빠른 연결 이음쇠를 연결하고 진공을 잡아 당깁니다. 이 과정에서 진공 배깅 필름은 주변으로 이동하고 과량이 필요한 곳​​에 배치 될 수있다. 진공 누출을 확인합니다. </li><li> 19. 드가 에폭시 수지와 경화제의 혼합 중에 갇혀 모든 기포를 제거하는 감압시에 수지 (100)의 중량비로 에폭시 및 경화제를 혼합하여 수지를 준비한다. </li><li> VARI 누설이없는 것으로 판단되는 설정되면, 오메가 튜브에 연결된 튜브를 통해 수지를 공급. </li><li> 수지는 섬유 프리폼에 스며들게하는 시간을 가지고 천천히 같은 공급되어 있는지 확인합니다. 수지가 수지 배출 튜브에서 유출 및 공기 방울이 배출 튜브에서 나오는 관찰 할 수있을 때까지 숨 천에 스며 들어 있습니다. </li><li> 배출 튜브를 밀봉하고 수지가 포스트 curi 다음, 실온에서 24 시간 동안 치료하는 것을 허용16 시간 동안 50 ° C에서 단계를 겨. 주 : (1) 경화 사이클은 종속 수지이다. (2) 최대 진공 VARI 내에서 달성하는 것이 매우 중요합니다 설정하고 셋업 내에 진공 누설이 없습니다. 가난한 VARI는 제조 된 복합 재료 및 복합 재료 내에서 크게 감소 섬유 부피 분율에서 기공 발생합니다 (최대 진공 또는 누설을 달성하지 못한 경우)을 설정. (3) 에폭시기 대 경화제 비 의존적 수지이다. 이전의 혼합에 에폭시 - 투 - 경화제 비율은 수지의 제품 데이터 시트를 확인하시기 바랍니다. </li></ol>

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H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vacuum+assisted+moulding+of+fibre+reinforced+plastic+structures|in+which+even+distribution+of+resin+is+ensured+by+removable+medium+having+upwardly+facing+openings+and+connecting+lateral+passages.">Vacuum assisted moulding of fibre reinforced plastic structures|in which even distribution of resin is ensured by removable medium having upwardly facing openings and connecting lateral passages.</a> US patent. , (1989).</li></ol>

저자가 공개하는 게 없다.

우리는 느슨한 사이 잘삼 섬유가 BC와 결합 할 수 있음이 실험에서 보여 주었다. 그러나, 섬유의 선택은 단지 잘삼 섬유로 한정되지 않는다. 예컨대 아마 및 대마와 같은 섬유, 다른 형태도 사용될 수있다. 이 외에도, 우리는 또한 나무 가루, 재활용 종이, 펄프를 용해하는 것은도 (아직 게시되지 않은 결과) BC 바인더를 사용하여 강성과 강력한 예비 성형품에 바인딩 할 수 있습니다 나타났습니다. 기준은 사용 된 섬유는 친수성과 물을 흡수해야한다는 것이다. 전술 한 바와 같이, 섬유의 친수성은 매질에 분산되어 BC에서 드로잉, 물을 흡수한다. BC 이러한 친수성 ​​섬유의 표면에 대해 여과하고, 섬유가 건조시키고 BC 코팅 층을 형성한다. 박테리아 셀룰로오즈는 천연 섬유 5, 29, 30의 존재하에 아세토의 xylinus를 배양하여 천연 섬유 주위에 증착 될 수있는 반면,이 과정은 힘들고 재첩의 pH의 엄격한 제어 및 용존 산소 함량이 비싼 생물 반응기. 우리의 개선 된 방법은, 다른 한편으로는, 제지 방법 (예 : BC 현탁액에 천연 섬유를 분산)에 기초하고 생물 반응조 (31)가 필요 없다. 무작위로 부직포 (짧은 무작위로 지향) 천연 섬유 프리폼 느슨한 압축 섬유 (33)를 통해 고분자 섬유 (일반적으로 폴리 에스테르) (기본적으로 바느질) 니들 펀칭에 의해 생산 중심의 복합 천연 섬유의 응용 프로그램에 관해서. 합성하기 위해, 광섬유 프리폼이어서 금형에 넣고 수지로 주입된다. 고분자 섬유는 (일반적으로 아마, 대마, 또는 황마) 또는 천연 섬유 서스펜션과 진공에 분산은 고분자의 부피 분율 (50 권. %)에서 35 필터링 천연 섬유 (34)으로 혼합 할 수 있습니다. 이 폴리머 섬유 천연 섬유 매트 (프리폼)을 연속적으로 P에 폴리머를 용융 가열복합 구조를 roduce. 복합 재료의 제조 후자 프로세스 행렬들의 분류 가능한 따라서 프리폼을 위하여 사용될 수있다 (중합체 섬유의 분해 온도보다 낮은 온도에서 용융한다) 본질적으로 확장 가능하지만 고분자 섬유의 선택에 의해 제한된다 복합 재료를 만들 수 있습니다. 우리의 방법을 사용하여, BC는 바인더로서 작용 않을뿐만 아니라, 또한 나노 보강재 (32)로서 작용한다. 전술 한 바와 같이, 개별 BC 나노 파이버의 영률은 114 GPa의 것으로 추정되었다. BC의 단일 섬유의 인장 강도를 알 수없는 반면, 하나의 TEMPO 산화 피막이 나무와 섬유의 인장 강도는 최근 초음파 유도 캐비테이션 (36)를 사용하여 측정하고 있습니다. 0.8-1.5 GPa의 사이의 인장 강도는 이러한 단일 나노 파이버에 대해 측정 하였다. 이러한 기계적 특성, BC의 결합 가능성과 함께, 진정한 녹색 무작위로 지향 짧은 타고난를 생성 할 수있는 훌륭한 후보 BC했다기존의 섬유 강화 폴리머를 초과하는 기계적인 성능을 알 섬유 강화, 박테리아 셀룰로오스 강화 신 재생 복합. 복합 제조 기간, 우리의 선호 제조 공정 (도 SEEMANN 과정 38이라고도 함)보다 기존의 단일 부대 진공 보조 수지 주입, DBVI 달리 Waldrop 등. (37)에 의해 개발 된 논의 더플 백 진공 보조 수지 주입 (DBVI)입니다 주입 공정 (그림 2 참조) 중 두 개의 독립적 인 진공 가방을 사용합니다. SEEMANN 프로세스 제조 합성을 위해 작동하는 동안,이 과정은 수​​지의 흐름 앞 뒤 진공 부대 휴식으로 고생 할 수도 있습니다. 이 때, 이완이 발생 영역은 소프트 해면질 느낄 것이다. 진공 부대 휴식 진공 부대로 인해 최소 저항의 경로에 액체 수지의 특혜 흐름에 떨어져 흐름 매체로부터 이동 될 것입니다. 티그의 제조 된 복합 재료는 불균일 섬유 체적 분율 (즉, 완화 영역은 진공 부대의 비 이완 영역보다 낮은 섬유 체적 분율을 가질 것이다)이 발생할 것이다. 내부 진공 부대는 액상 수지의 흐름 앞 뒤 이완 결코로 DBVI이 단점으로 고생하지 않습니다. 그 결과, 얻어진 복합 패널은 평균 섬유 체적 분율 균일 두께보다 높을 것이다. 또한, 외측 진공 부대의 사용은 시스템 중복성을 제공하고, 액체 주입 공정의 진공 무결성을 향상시킨다.

꾸준히 증가하고 유가와 지속 가능한 미래에 대한 대중의 수요가 촉발과 녹색 물질, 특히 고분자 및 복합 재료의 연구 개발을 부활했다. 불행하게도, 녹색 또는 신 재생 폴리머의 열 - 기계적 성능은 기존의 석유 기반 폴리머 1에 비해 자주 떨어집니다. 예를 들어, 시판되는 폴리 락 티드 (PLA) 및 폴리 히드 록시 부티레이트 (PHB)이 취성이고 저가 열 변형 온도를 갖는다. 일반적으로 사용되는 석유 계 엔지니어링 재료의 성능과 일치하거나 심지어 초과 재생 재료를 만드는 한 가지 해결책은 과거에서 배울이고; 헨리 포드는 신 재생 폴리머의 특성을 향상시키기 위해, 즉 보강 2 bio-based/renewable 폴리머를 결합, 복합 전략을 사용했다. 그것은 종종 천연 섬유가 있기 때문에 자신의 저렴한 비용, 낮은 밀도, renewabili의 강화 등으로 최적의 후보를 제공한다는 주장타이와 생분해 성 3. 천연 섬유 복합 재료는 피어 리뷰 학술지의 수가 기하 급수적으로 증가한다 (그림 1) (4)에 의해 알 수있는 바와 같이, 1990 년대에 르네상스를 보았다. 그러나, 천연 섬유와 대부분의 열가소성 수지의 소수성 특성의 친수성은 종종 종종 발생 섬유 강화 폴리머 복합 재료의 가난한 기계적 성능 결과 가난한 섬유 매트릭스 접착 5, 결과에 대한 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 수많은 연구진은 화학적으로 천연 섬유 6,7의 표면을 수정하려고 시도했습니다. 이러한 화학적 변형이 아세틸 8 실릴 9, 10을 접목 폴리머, 이소시아네이트 치료 11, 12, 말레 커플 링제 13-17의 사용, 벤조일 (18)를 포함한다. 이러한 화학적 처리가 천연 섬유보다 소수성 경우에도, 그 결과 천연 섬유 강화D 폴리머는 여전히 기계적 성능 (19)의 측면에서 제공하지 못했습니다. 토마 (20)는이 오류가 anisotropicity와 천연 섬유의 확장의 높은 선형 열 계수의 결과가 될 수 있다는 가설을 세웠다. 이 외에도, 천연 섬유는 또한 제한된 처리 온도 21 뱃치 가변성 3, 유리, 아라미드, 카본 섬유 및 적합한 제조 공정의 부족 등의 합성 섬유와 비교하여 낮은 인장 강도 등의 단점으로 고생 고분자 복합 재료를 강화 천연 섬유를 생산하고 있습니다. 따라서, 보강 천연 섬유를 사용하여 친환경 소재 및 석유 기반 폴리머 사이의 상기 속성 성능 격차를하기에 충분하지 않을 것입니다. Nanocellulose은 신흥 녹색 보강제이다. 특히, nanocellulose 같은 세균성 cellulos라고도 아세토 박터 종 (22)에서와 같은 박테리아에 의해 생산전자 의한 셀룰로오스의 결정 (24)의 높은 강성과 강도를 악용의 가능성에 녹색 재료 (23)의 디자인에 대한 흥미로운 대안으로 역할을합니다. 단일 크리스탈 셀룰로오스의 강성은 X 선 회절, 라만 분광법 및 수치 시뮬레이션을 이용하여 약 25-27 100-160 GPa의 것으로 추정되었다. 이 유리 섬유 아무리 치밀 ~ 70 GPa의,보다 높다. 박테리아 셀룰로오스 (BC)도 본질적으로 나노 크기의 약 50 ㎚, 길이 28에서 수 마이크로 미터의 직경입니다. 우리는 천연 섬유 5,29,30의 존재에 아세토의 xylinius을 배양하여 BC의 레이어와 코트 자연 (사이 잘 대마) 섬유에 방법을보고했다. 이 PLLA와 BC 코팅 된 천연 섬유 29, 31 사이의 개선 된 계면 접착되었다. 이들 섬유를 코팅하는 공정을 단순화하기 위해, 리 외. 31 천연 (잘삼) fibe의 코팅의 방법을 개발생물 반응기를 사용하지 않고 RS. 건조 사이 잘삼 섬유 BC 현탁액에 침지되어있다이 방법은, 슬러리 디핑 프로세스를 기반으로합니다. 이 방법 (32)의 확장은 일반적인 복합 구조물 제조에 적합한 사이 잘삼 섬유 프리폼을 생산하는 느슨한 사이 잘삼 섬유와 BC를 포함하는 현탁액을 필터링 할 수 있습니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1196px;" width="1196">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:216px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:624px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Bacterial cellulose</td>
			<td style="width:216px;">fzmb</td>
			<td style="width:119px;">9004-34-6</td>
			<td>The CAS number is based on the CAS number for cellulose</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Sisal fibres</td>
			<td style="width:216px;">Wigglesworth &#38; Co. Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>The type of fibres can be substituted with any type of natural fibres</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Prime 20 ULV</td>
			<td style="width:216px;">SP Gurit</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>The type of resin can be substituted with any type of liquid resin designed for vacuum assisted resin infusion</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;"></td>
			<td style="width:216px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:237px;">Formax standard sheet mould</td>
			<td style="width:216px;">Adirondack Machine Corporation</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td>This piece of equipment could be replaced with a B&#252;chner funnel.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Vacuum pump</td>
			<td style="width:216px;">Edwards, UK</td>
			<td style="width:119px;">XDS 5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Hot plate</td>
			<td style="width:216px;">Wenesco Inc, USA</td>
			<td style="width:119px;">HP 1836-AH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:237px;">Porous PTFE coated glass release fabric</td>
			<td style="width:216px;">Tygavac Advaced Materials Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">TFG075P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:237px;">Omega tubes</td>
			<td style="width:216px;">Tygavac Advaced Materials Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">Omegaflow 313</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Breather cloth</td>
			<td style="width:216px;">EasyComposites Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Pressure sensitive tapes</td>
			<td style="width:216px;">Aerovac, UK</td>
			<td style="width:119px;">SM5127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:237px;">Vacuum bagging film (FEP)</td>
			<td style="width:216px;">Tygavac Advaced Materials Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">RF260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:237px;">Vacuum bagging film (Nylon)</td>
			<td style="width:216px;">Aerovac, UK</td>
			<td style="width:119px;">Capran 519</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

manufacturing of robust natural fiber preforms utilizing bacterial cellulose as binder

강성과 강력한 천연 섬유 프리폼을 제조하는 새로운 방법이 여기에 표시됩니다. 이 방법은 느슨한 짧은 잘삼 섬유 세균성 셀룰로스를 함유하는 현탁액에 분산되어있다 제지 공정에 기초한다. 섬유와 nanocellulose의 현탁액을 (진공 또는 중력을 이용하여), 여과하고, 젖은 필터 케이크는 물을 짜내하기를 누르면, 건조 단계가옵니다. 이 함께 느슨한 천연 섬유를 들고, 박테리아 셀룰로오스 네트워크의 hornification 발생합니다. 우리의 방법은 특별히 친수성 ​​섬유의 강성과 견고 예비 성형품의 제조에 적합합니다. 이러한 섬유의 다공성 친수성 ​​서스펜션에 분산 박테리아 셀룰로오스 그리기, 큰 물 흡수가 발생합니다. 박테리아 셀룰로오스는 박테리아 셀룰로오스의 코팅을 형성,이 섬유의 표면에 필터링됩니다. 때 느슨한 섬유 세균 세포ulose 현탁액을 여과하고 건조되고, 인접하는 박테리아 셀룰로오스 네트워크를 형성하고, 서로 다르게 느슨한 섬유를 잡아 hornified. 프리폼에 박테리아 셀룰로오스의 도입은 섬유 프리폼의 기계적 성질의 상당한 증가의 결과. 이것은 박테리아 셀룰로오스 네트워크의 고 강성 및 강도에 기인 할 수있다. 이 예비 성형체로, 재생 가능한 고성능 계층 복합체는 또한 수지 막 주입 (RFI) 또는 레진 트랜스퍼 몰딩 (RTM) 등의 종래의 합성 제조 방법을 사용하여 제조 할 수있다. 여기에, 우리는 또한 수지 주입을 지원 더플 백 진공을 사용하여 재생 계층 복합 재료의 제조에 대해 설명합니다.

BC 바인더없이, 짧은, 느슨한 사이 잘삼 섬유는 섬유 사이의 마찰과 얽힘에 의해 함께 개최됩니다. 결과적으로,.도 3은 3 점 굽힘 모드에 가해지는 하중과, 바인더로서 BC없이 잘삼 섬유 프리폼을 도시이 프리폼은 느슨 훨씬 무게를지지 할 수 없었다. 프리폼 오히려 느슨한 것으로 볼 수 있으며, 부하가 폴리 프로필렌 컵에 물을 추가하여 적용되는 경우, 프리폼은 심각 편향시키기 시작한다. 적용 부하는 물 40g에 해당합니다. 20 중량. % BC 이러한 짧은 느슨한 사이 잘삼 섬유 바인더로 사용 된 경우에는, 단단한 섬유 프리폼 제조된다. 이 프리폼은 상당한 편향 (그림 3)없이 전체 폴리 프로필렌 컵의 부하 (~ 170g)을 견딜 수 있습니다. 전형적인 BC-잘삼 섬유 프리폼의 주사 전자 현미경 사진을도 4에 나타낸다. BC가 표면을 덮고있는 것으로 볼 수있다사이 잘삼 섬유. 이 효과는 사이 잘삼 섬유 (또는 다른 천연 섬유)의 친수성 ​​때문이다. 사이 잘삼 섬유의 친수성은 매질에 분산되어 BC에서 드로잉, 물을 흡수한다. BC는 천연 섬유의 기공보다 크기 때문에, 그들은 섬유에 침투 할 수 없었다. 대신, 그들은 잘삼 섬유의 표면에 대해 여과하고, 섬유가 건조시키고 BC 코팅 층을 형성 하였다. 장력 하에서 이러한 섬유 프리폼의 기계적 성능을 표 1에 도표화되어있다. 인해 70 % ~의 다공성 섬유 프리폼의 다공성 특성으로 모재의 인장 강도 (단위 면적당 하중)은 잘 정의되지 않는다. 그러므로, 우리는 인장력하고 시험편의 인장 지수 (단위 평량 당 인장력) (재료, 우리 실험에서 15mm이다 단위 폭당 시험편을 실패하는 데 필요한 하중) 표로. 12.1 KN · m -1의 장력과 장력 인덱스<html> 20 중량. %의 BC가 바인더로 사용했을 때 15 N · M · G -1을 각각 측정 하였다. 섬유 프리폼이 느슨 그러나, 깔끔한 사이 잘삼 섬유 프리폼의 인장 특성은 측정하지 않았다. 그림의 전설 : <img alt="그림 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51432/51432fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51432/51432fig1.jpg" /> 천연 섬유 및 복합 재료 분야의 출판물의 그림 1. 수. 데이터는 각각의 자연 FIB * &#39;와&#39;복합 * &#39;의 키워드 검색을 사용하여 지식의 웹에서 수집 하였다. 미국의 과학 출판 회사의 종류 허가를 비스마르크 등. 4에서 획득 files/ftp_upload/51432/51432fig2.jpg &quot;/&gt; 그림 2. 더블 가방 진공 보조 수지 주입의 개략도. <img alt="그림 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51432/51432fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51432/51432fig3.jpg" /> 그림 3. (위 두 이미지)없이 바인더 (아래 두 이미지) BC와 사이 잘삼 섬유 프리폼의 굽힘 강성의 차이를 보여주는 사진. <img alt="그림 4" fo:content-width="3in" fo:src="/files/ftp_upload/51432/51432fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51432/51432fig4.jpg" /> .. 다양한 배율 바인더로 BC를 사용하여 일반적으로 천연 섬유 프리폼의 그림 4 주사 전자 현미경 사진 위 : 100X, 중 : 1000 X 아래 : 25,000 X, 각각. (a)와 (b)를 나타내는 SI샐 섬유와 BC 나노 피 브릴, 각각. <table border="1" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> 자료 </td><td> 인장 힘 (KN · m -1) </td><td> 인장 지수 (N · M · G-1) </td></tr><tr><td> 깔끔한 사이 잘삼 프리폼 </td><td> 측정하지 않음 </td><td> 측정하지 않음 </td></tr><tr><td> BC-사이 잘삼 프리폼 </td><td> 12.1 ± 2.4 </td><td> 15 ± 3 </td></tr></tbody></table> 표 1. 바인더와와 BC없는 사이 잘삼 섬유 프리폼의 인장 특성,.

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Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder

우리는 제지 공정을 사용하여 강성과 견고 짧은 천연 섬유 프리폼을 제조하는 신규 한 방법을 제시한다. 박테리아 셀룰로오스는 느슨한 섬유 바인더로 동시에 작용하고 섬유 프리폼에 강성을 제공합니다. 이러한 프리폼 진정한 녹색 계층 복합재를 생산하기 위해 수지를 주입 할 수있다.

바인더로 박테리아 셀룰로오스를 활용하여 강력한 천연 섬유 프리폼 제조

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose ...

manufacturing-robust-natural-fiber-preforms-utilizing-bacterial

Research

JoVE Journal

Bioengineering

27.3K 조회수.  University of Vienna.  우리는 제지 공정을 사용하여 강성과 견고 짧은 천연 섬유 프리폼을 제조하는 신규 한 방법을 제시한다. 박테리아 셀룰로오스는 느슨한 섬유 바인더로 동시에 작용하고 섬유 프리폼에 강성을 제공합니다. 이러한 프리폼 진정한 녹색 계층 복합재를 생산하기 위해 수지를 주입 할 수있다. 

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Patient-specific Modeling of the Heart: Estimation of Ventricular Fiber Orientations

Patient-specific simulations of heart (dys)function aimed at personalizing cardiac therapy are hampered by the absence of in vivo imaging technology for clinically acquiring myocardial fiber orientations. The objective of this project was to develop a methodology to estimate cardiac fiber orientations from in vivo images of patient heart geometries. An accurate representation of ventricular geometry and fiber orientations was reconstructed, respectively, from high-resolution ex vivo structural magnetic resonance (MR) and diffusion tensor (DT) MR images of a normal human heart, referred to as the atlas. Ventricular geometry of a patient heart was extracted, via semiautomatic segmentation, from an in vivo computed tomography (CT) image. Using image transformation algorithms, the atlas ventricular geometry was deformed to match that of the patient. Finally, the deformation field was applied to the atlas fiber orientations to obtain an estimate of patient fiber orientations. The accuracy of the fiber estimates was assessed using six normal and three failing canine hearts. The mean absolute difference between inclination angles of acquired and estimated fiber orientations was 15.4 &deg;. Computational simulations of ventricular activation maps and pseudo-ECGs in sinus rhythm and ventricular tachycardia indicated that there are no significant differences between estimated and acquired fiber orientations at a clinically observable level.The new insights obtained from the project will pave the way for the development of patient-specific models of the heart that can aid physicians in personalized diagnosis and decisions regarding electrophysiological interventions.

A methodology to estimate ventricular fiber orientations from in vivo images of patient heart geometries for personalized modeling is described. Validation of the methodology performed using normal and failing canine hearts demonstrate that that there are no significant differences between estimated and acquired fiber orientations at a clinically observable level.

심장의 환자 별 모델링 : 심실 섬유 오리엔테이션의 추정

Patient-specific  simulations of heart (dys)function aimed at personalizing cardiac therapy are hampered  by the absence of in vivo imaging technology for ...

연구

생체공학

High-throughput, Automated Extraction of DNA and RNA from Clinical Samples using TruTip Technology on Common Liquid Handling Robots

TruTip is a simple nucleic acid extraction technology whereby a porous, monolithic binding matrix is inserted into a pipette tip. The geometry of the monolith can be adapted for specific pipette tips ranging in volume from 1.0 to 5.0 ml. The large porosity of the monolith enables viscous or complex samples to readily pass through it with minimal fluidic backpressure. Bi-directional flow maximizes residence time between the monolith and sample, and enables large sample volumes to be processed within a single TruTip. The fundamental steps, irrespective of sample volume or TruTip geometry, include cell lysis, nucleic acid binding to the inner pores of the TruTip monolith, washing away unbound sample components and lysis buffers, and eluting purified and concentrated nucleic acids into an appropriate buffer. The attributes and adaptability of TruTip are demonstrated in three automated clinical sample processing protocols using an Eppendorf epMotion 5070, Hamilton STAR and STARplus liquid handling robots, including RNA isolation from nasopharyngeal aspirate, genomic DNA isolation from whole blood, and fetal DNA extraction and enrichment from large volumes of maternal plasma (respectively).

TruTip is a simple nucleic acid extraction technology whereby a porous, monolithic binding matrix is inserted into a pipette tip. Consequently, the sample preparation format is compatible with most liquid handling instruments, and can be used for many medium to high-throughput clinical applications and sample types.

일반적인 액체 취급 로봇에 TruTip 기술을 사용하여 임상 샘플에서 DNA와 RNA의 높은 처리량, 자동 추출

TruTip is a simple nucleic acid extraction  technology whereby a porous, monolithic binding matrix is inserted into a  pipette tip. The geometry of the ...

Manufacturing Devices and Instruments for Easier Rat Liver Transplantation

Orthotopic rat liver transplantation is a popular model, which has been shown in a recent JoVE paper with the use of the "quick-linker" device. This technique allows for easier venous cuff-anatomoses after a reasonable learning curve. The device is composed of two handles, which are carved out from scalpel blades, one approximator, which is obtained by modifying Kocher's forceps, and cuffs designed from fine-bore polyethylene tubing. The whole process can be performed at a low-cost using common laboratory material. The present report provides a step-by-step protocol for the design of the required pieces and includes stencils.

We describe the design of the &#x201C;quick-linker&#x201D; device for easier orthotopic rat liver transplantation.

쉬운 쥐 간 이식을위한 제조 장치 및 기기

Orthotopic rat liver transplantation is a popular model, which has been shown in a recent JoVE paper with the use of the "quick-linker" device. This ...

Cell Squeezing as a Robust, Microfluidic Intracellular Delivery Platform

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This technology has shown potential in addressing previously challenging applications; including, delivery to primary immune cells, cell reprogramming, carbon nanotube, and quantum dot delivery. This vector-free microfluidic platform relies on mechanical disruption of the cell membrane to facilitate cytosolic delivery of the target material. Herein, we describe the detailed method of use for these microfluidic devices including, device assembly, cell preparation, and system operation. This delivery approach requires a brief optimization of device type and operating conditions for previously unreported applications. The provided instructions are generalizable to most cell types and delivery materials as this system does not require specialized buffers or chemical modification/conjugation steps. This work also provides recommendations on how to improve device performance and trouble-shoot potential issues related to clogging, low delivery efficiencies, and cell viability.

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This protocol provides detailed steps on how to use the system for a broad range of applications.

강력한, 미세 유체 세포 내 전달 플랫폼으로 휴대 뒤쪽에서

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This ...

Electrospun Nanofiber Scaffolds with Gradations in Fiber Organization

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible applications in controlling cell morphology/orientation. Nanofiber organization is controlled with a new fabrication apparatus that enables the gradual decrease of fiber organization in a scaffold. Changing the alignment of fibers is achieved through decreasing deposition time of random electrospun fibers on a uniaxially aligned fiber mat. By covering the collector with a moving barrier/mask, along the same axis as fiber deposition, the organizational structure is easily controlled. For tissue engineering purposes, adipose-derived stem cells can be seeded to these scaffolds. Stem cells undergo morphological changes as a result of their position on the varied organizational structure, and can potentially differentiate into different cell types depending on their locations. Additionally, the graded organization of fibers enhances the biomimicry of nanofiber scaffolds so they more closely resemble the natural orientations of collagen nanofibers at tendon-to-bone insertion site compared to traditional scaffolds. Through nanoencapsulation, the gradated fibers also afford the possibility to construct chemical gradients in fiber scaffolds, and thereby further strengthen their potential applications in fast screening of cell-materials interaction and interfacial tissue regeneration. This technique enables the production of continuous gradient scaffolds, but it also can potentially produce fibers in discrete steps by controlling the movement of the moving barrier/mask in a discrete fashion.

Here, we present a protocol to fabricate electrospun nanofiber scaffolds with gradated organization of fibers and explore their applications in regulating cell morphology/orientation. Gradients with regard to physical and chemical properties of the nanofiber scaffolds offer a wide variety of applications in the biomedical field.

섬유 조직의 그라데이션으로 전기 방사 나노 섬유 공사장 공중 발판

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible ...

Techniques for the Evolution of Robust Pentose-fermenting Yeast for Bioconversion of Lignocellulose to Ethanol

Lignocellulosic biomass is an abundant, renewable feedstock useful for production of fuel-grade ethanol and other bio-products. Pretreatment and enzyme saccharification processes release sugars that can be fermented by yeast. Traditional industrial yeasts do not ferment xylose (comprising up to 40% of plant sugars) and are not able to function in concentrated hydrolyzates. Concentrated hydrolyzates are needed to support economical ethanol recovery, but they are laden with toxic byproducts generated during pretreatment. While detoxification methods can render hydrolyzates fermentable, they are costly and generate waste disposal liabilities. Here, adaptive evolution and isolation techniques are described and demonstrated to yield derivatives of the native Scheffersomyces stipitis strain NRRL Y-7124 that are able to efficiently convert hydrolyzates to economically recoverable ethanol despite adverse culture conditions. Improved individuals are enriched in an evolving population using multiple selection pressures reliant on natural genetic diversity of the S. stipitis population and mutations induced by exposures to two diverse hydrolyzates, ethanol or UV radiation. Final evolution cultures are dilution plated to harvest predominant isolates, while intermediate populations, frozen in glycerol at various stages of evolution, are enriched on selective media using appropriate stress gradients to recover most promising isolates through dilution plating. Isolates are screened on various hydrolyzate types and ranked using a novel procedure involving dimensionless relative performance index (RPI) transformations of the xylose uptake rate and ethanol yield data. Using the RPI statistical parameter, an overall relative performance average is calculated to rank isolates based on multiple factors, including culture conditions (varying in nutrients and inhibitors) and kinetic characteristics. Through application of these techniques, derivatives of the parent strain had the following improved features in enzyme saccharified hydrolyzates at pH 5-6: reduced initial lag phase preceding growth, reduced diauxic lag during glucose-xylose transition, significantly enhanced fermentation rates, improved ethanol tolerance and accumulation to 40 g/L.

Adaptive evolution and isolation techniques are described and demonstrated to yield derivatives of Scheffersomyces stipitis strain NRRL Y-7124 that are able to rapidly consume hexose and pentose mixed sugars in enzyme saccharified undetoxified hydrolyzates and to accumulate over 40 g/L ethanol.

에탄올에 리그 노 셀룰로즈의 생물에 대한 강력한 펜 토스 발효 효모의 진화를위한 기술

Lignocellulosic biomass is an abundant, renewable feedstock useful for production of fuel-grade ethanol and other bio-products. Pretreatment and enzyme ...

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps compared to standard metallographic sample preparation procedures. The paper proposes a novel bespoke rig for dynamic domain imaging with in situ BH (magnetic hysteresis) measurements and elaborates the protocols for the sensor preparation and the use of the rig to ensure accurate BH measurement. The protocols for static and ordinary dynamic domain imaging (without in situ BH measurements) are also presented. The reported method takes advantage of the convenience and high sensitivity of the traditional Bitter method and enables in situ BH measurement without interrupting or interfering with the domain wall movement processes. This facilitates establishing a direct and quantitative link between the domain wall movement processes&#8211;microstructural feature interactions in ferritic steels with their BH loops. This method is anticipated to become a useful tool for the fundamental study of microstructure&#8211;magnetic property relationships in steels and to help interpret the electromagnetic sensor signals for non-destructive evaluation of steel microstructures.

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample and sensor preparation procedures and the protocols for using the test rig particularly for dynamic domain imaging with in situ BH measurements in order to achieve optimal domain pattern quality and accurate BH measurements.

최적화 된 설치 및 히스테리시스 측정 현장에서 자기 도메인 이미징에 대 한 프로토콜

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions

Monolithic honeycomb structures have been attractive to multidisciplinary fields due to their high strength-to-weight ratio. Particularly, microhoneycomb monoliths (MHMs) with micrometer-scale channels are expected as efficient platforms for reactions and separations because of their large surface areas. Up to now, MHMs have been prepared by a unidirectional freeze-drying (UDF) method only from very limited precursors. Herein, we report a protocol from which a series of MHMs consisting of different components can be obtained. Recently, we found that cellulose nanofibers function as a distinct structure-directing agent towards the formation of MHMs through the UDF process. By mixing the cellulose nanofibers with water soluble substances which do not yield MHMs, a variety of composite MHMs can be prepared. This significantly enriches the chemical constitution of MHMs towards versatile applications.

Here, we present a general protocol to prepare a variety of microhoneycomb monoliths (MHMs) in which fluid can pass through with an extremely low pressure drop. MHMs obtained are expected to be used as filters, catalyst supports, flow-type electrodes, sensors and scaffolds for biomaterials.

셀 루 로스 Nanofiber 단방향 동결에 의해 준비 Microhoneycomb Monoliths 기반 Sols: 메서드 및 확장

Monolithic honeycomb structures have been attractive to multidisciplinary fields due to their high strength-to-weight ratio. Particularly, microhoneycomb ...

Recombinant Collagen I Peptide Microcarriers for Cell Expansion and Their Potential Use As Cell Delivery System in a Bioreactor Model

Tissue engineering is a promising field, focused on developing solutions for the increasing demand on tissues and organs regarding transplantation purposes. The process to generate such tissues is complex, and includes an appropriate combination of specific cell types, scaffolds, and physical or biochemical stimuli to guide cell growth and differentiation. Microcarriers represent an appealing tool to expand cells in a three-dimensional (3D) microenvironment, since they provide higher surface-to volume ratios and mimic more closely the in vivo situation compared to traditional two-dimensional methods. The vascular system, supplying oxygen and nutrients to the cells and ensuring waste removal, constitutes an important building block when generating engineered tissues. In fact, most constructs fail after being implanted due to lacking vascular support. In this study, we present a protocol for endothelial cell expansion on recombinant collagen-based microcarriers under dynamic conditions in spinner flask and bioreactors, and we explain how to determine in this setting cell viability and functionality. In addition, we propose a method for cell delivery for vascularization purposes without additional detachment steps necessary. Furthermore, we provide a strategy to evaluate the cell vascularization potential in a perfusion bioreactor on a decellularized&#160;biological matrix. We believe that the use of the presented methods could lead to the development of new cell-based therapies for a large range of tissue engineering applications in the clinical practice.

We propose a cell expansion protocol on macroporous microcarriers and their use as delivery system in a perfusion bioreactor to seed a decellularized tissue matrix. We also include different techniques to determine cell proliferation and viability of cells cultured on microcarriers. Furthermore, we demonstrate functionality of cells after bioreactor cultures.

재조합 콜라겐 나 세포 확장과 생물에 셀 납품 시스템으로 그들의 잠재적인 사용에 대 한 펩 티 드 Microcarriers 모델

Tissue engineering is a promising field, focused on developing solutions for the increasing demand on tissues and organs regarding transplantation ...

Manufacturing Abdominal Aorta Hydrogel Tissue-Mimicking Phantoms for Ultrasound Elastography Validation

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the tissue motion and infer or quantify the underlying biomechanical characteristics. For abdominal aortic aneurysms (AAA), biomechanical properties such as changes in the tissue's elastic modulus and estimates of the tissue stress may be essential for assessing the need for the surgical intervention. Abdominal aortic aneurysms US elastography could be a useful tool to monitor AAA progression and identify changes in biomechanical properties characteristic of high-risk patients.
A preliminary goal in the development of an AAA US elastography technique is the validation of the method using a physically relevant model with known material properties. Here we present a process for the production of AAA tissue-mimicking phantoms with physically relevant geometries and spatially modulated material properties. These tissue phantoms aim to mimic the US properties, material modulus, and geometry of the abdominal aortic aneurysms. Tissue phantoms are made using a polyvinyl alcohol cryogel (PVA-c) and molded using 3D printed parts created using computer aided design (CAD) software. The modulus of the phantoms is controlled by altering the concentration of PVA-c and by changing the number of freeze-thaw cycles used to polymerize the cryogel. The AAA phantoms are connected to a hemodynamic pump, designed to deform the phantoms with the physiologic cyclic pressure and flows. Ultra sound image sequences of the deforming phantoms allowed for the spatial calculation of the pressure normalized strain and the identification of mechanical properties of the vessel wall. Representative results of the pressure normalized strain are presented.

Here we describe a method to manufacture aneurysmal, aortic tissue-mimicking phantoms for the use in testing ultrasound elastography. The combined use of computer-aided design (CAD) and 3-dimensional (3D) printing techniques produce aortic phantoms with predictable, complex geometries to validate the elastographic imaging algorithms with controlled experiments.

복 부 대동맥 히드로 조직 흉내 낸 제조 초음파 Elastography 유효성 검사에 대 한 환영

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the ...