Name: high-resolution patterning using two modes of electrohydrodynamic jet: drop on demand and near-field electrospinning
Uploaded: 2018-07-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 16 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning at JoVE.com

이 연구는 기본 과학 연구 프로그램 통해 국립 연구 재단의 한국 (NRF) 한국, 교육부 (2016R1D1A1B01006801)에 의해 자금 지원 및 순천 향 대학 연구 기금에 의해 부분적으로 지원 .

전에 어떤 잉크를 사용 하 여 청소 솔루션, 건강 및 안전 목적을 위해 물질 안전 데이터 시트 (MSDS)를 참조 하십시오.
1. 드롭-온-디맨드 충돌기 제트 인쇄 실버 나노 잉크를 사용 하 여
<ol><li>EHD 인쇄 시스템의 잉크 저수지에서 필터링 된은 나노 입자 (AgNP) 잉크를 입력 합니다. 참고: 상용 AgNP 잉크는 잉크젯 목적을 위해 사용할 수 있습니다. 잉크는 약 10의 점도 있어야 cP와 20의 표면 장력 ~ 드롭-온-디맨드 제트기를 40 mN/m.</li>
	<li>열 끌어당기는 사람을 사용 하 여 국방부 EHD 인쇄 노즐을 확인 합니다.<ol>
<li>유리 모 세관 [내경 (ID) 1 m m] 열 끌어당기는 사람에 놓습니다.</li>
		<li>열 끌어당기는;의 매개 변수 설정 예를 들어 580-590 ° C와는 당기의 범위에서가 열 온도 약 18 m m/s의 속도. 참고: 열 끌어당기는 사람에 대 한 매개 변수는 대상 노즐 ID와 주위 조건에 따라 다 한다.</li>
		<li>모 세관의 센터에서 열 및 5 µ m의 ID로 노즐을 그것의 끝의 둘 다에서 당겨 적용할 설정 매개 변수 열 끌어당기는 동작 한다. 참고: 기판에 대상 점 크기에 따라 노즐 ID의 크기를 결정 합니다. 참고로, 5 µ m의 노즐 ID 5 µ m 크기의 도트를 인쇄할 수 있습니다.</li>
		<li>유리 커터는 유리 노즐을 통해 절단 하 여 유리 노즐 길이 조정 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>잉크 저수지 소계 (PTFE) 튜브를 통해 연결 되어 있는 노즐 홀더 및 커넥터, 노즐을 조립 한다.</li>
	<li>노즐 팁에 잉크를 공급 공기 압력을 적용 합니다.<ol>
<li>공기 압력 컨트롤러 설정 하 고 15의 공기 압력 ~ 노즐 팁에 잉크를 공급 하는 잉크 저수지에 20 kPa. 투명 한 유리 노즐 및 잉크를 공급 하는 때 공기 튜브와 노즐 안에 갇혀 있도록 튜브를 통해 잉크 흐름을 모니터링 합니다. 잉크 노즐 팁에 표시 될 때까지 잉크 저수지에 공기 압력을 적용 계속. 참고: 그 노즐 끝에 공기 거품 함정을 일으킬 수 있기 때문에 잉크 노즐 팁에 표시 하기 전에 압력을 감소 하지 마십시오.</li>
		<li>노즐 팁에서 떨어지는 어떤 잉크 없이 압출된 초승달 모양을 유지 하기 위해 약 12 kPa를 압력을 감소 시키십시오. 참고: 적절 한 공기 압력 노즐 크기와 잉크의 점도에 따라 달라 집니다. 안정 된 상태에 초승달 모양을 유지 하기 위한 바람직하지 않다 과도 한 공기 압축을 피하기 위해 30 kPa 공기 압력을 증가 하지 않습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>인쇄 시스템에 조립된 노즐 헤드를 수정.</li>
	<li>유리 기판 기판 소유자의 진공 척에 배치 하 고 기판을 진공 펌프에 설정.</li>
	<li>스탠드 오프 거리 (H) 조정 z 축 스테이지를 이동-노즐 팁과 기판 위치 사이의 간격-약 100 µ m.를 사용 하 여 모니터링 카메라에 의해 획득 사이드 뷰 이미지 스탠드 오프 거리에서 거리를 사용 하 여 예측 된 그림 2와 같이 그것의 반사를 노즐 팁. 참고: 작은 스탠드 오프 거리 제트기에 대 한 낮은 DC 및 펄스 전압으로 인쇄를 촉진 수 있는 높은 전기 분야를 리드. 그러나, 낮은 스탠드 오프 거리는 더 큰 방울을 발생할 수 있습니다. 따라서, 전압의 크기는 원하는 도트 크기를 적절 하 게 감소 되어야 한다. 일반적으로, 낮은 전압의 사용은 작은 인쇄 점 적은 분사를 권장 됩니다. 그러나, 주의 작업은 경우 스탠드 오프 거리 50 µ m, 노즐 파손 기판 충돌에 의해의 더 높은 기회 때문에 필요 합니다. 처리 능력 및 신뢰성 사이의 트레이드 오프 관계를 고려 하면 100 µ m의 거리 스탠드 오프를 사용을 하는 것이 좋습니다.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57846/57846fig2.jpg"> 그림 2: 사이드 뷰 카메라 이미지를 사용 하 여 거리 조정 받침. 스탠드 오프 거리를 추정 하는 사이드 뷰 카메라에서 노즐 이미지를 사용할 수 있습니다. 스탠드 오프 거리 (H) 노즐 팁에서 기판에 거리로 절반 노즐 팁에서의 그림자를 쉽게 추정 될 수 있습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57846/57846fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="8"><li>
적용 DC 및 펄스 전압 참고: DC 및 펄스 전압 제어 소프트웨어를 통해 인쇄 될 수 있습니다.<ol>
<li>노즐 팁에서 잉크 drips 때까지 DC 전압을 서서히 증가. 참고: 대상 전압을 한 번에 적용 되지 않습니다. 한 번에 증분 전압 100 V 해야 합니다. 전반적으로, 이상의 600 V의 DC 전압을 적용 되지 않습니다.</li>
		<li>줄일 DC 전압 약간 발병 DC 전압에서에서 아니 더 잉크 노즐에서 떨어지는 관찰 때까지. 참고: 공 압 압력 및 DC 전압의 조정 후에 초승달 모양 보충 그림 s 1와 같이 제트기에 대 한 적절 한 모양에 있어야 한다.</li>
		<li>네거티브 펄스 전압 t상승 의 매개 변수 설정 = 0 ~ 100 µs, t는면만 300 µs, 그리고 t = = 0 µs7 (그림 3) 소프트웨어 메뉴에서.</li>
		<li>기판 홀더에 네거티브 펄스 전압을 적용 합니다. 다음, 단일 펄스 전압 당 한 방울 생산 V펄스, 펄스 전압의 크기를 조정 합니다. 참고: V펄스, 네거티브 펄스 전압의 크기는 600 V 보다 낮은 되어야 합니다.</li>
		<li>사이드 뷰 카메라 이미지에 기판에 jetted 점 들을 관찰 하면서 기판에 대상 작은 물방울 크기를 DC 배경 및 펄스 전압을 조정 합니다. 참고: 작은 점 적은 기판에 분사를 생성 하려면 V펄스, 펄스 전압의 크기 이어야 한다 가능한 한 낮은.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57846/57846fig3.jpg"> 그림 3: 국방부 EHD 제트기에 대 한 전압을 펄스. 사다리꼴 파형 전압의 사용 국방부 EHD7제트기를 생산 하는 것이 좋습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57846/57846fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="9"><li>
인쇄 패턴 참고: 패턴의 2 개의 다른 종류는 국방부 EHD 인쇄 사용할 수 있습니다: 이미지와 (CAD) 비트맵-벡터 정보를 기반으로. 비트맵 이미지에서 국방부 기반 잉크젯 인쇄에에서 널리 사용 되었습니다. 그러나, 인쇄 전자 응용 프로그램의 경우 CAD 기반 벡터 정보 장점이 이상의 국방부 기반 잉크젯 인쇄, 단일 EHD 머리를 사용 하 여 라인 기반 인쇄에 효율적 이기 때문에. 같은 시간에 벡터 정보 비트맵 이미지 인쇄 위한 비트맵 이미지로 변환할 수 있습니다.<ol>
<li>
비트맵 이미지 인쇄
		<ol>
<li>인쇄 소프트웨어의 인쇄 탭에 비트맵 이미지를 로드 하 고 이미지를 이진으로 변환.</li>
			<li>이진 이미지 인쇄에 대 한 매개 변수를 설정 합니다. 예를 들어, 10 µ m에서 (즉, 2 연속 픽셀 사이의 거리) 드롭 간격을 설정 합니다. 참고: 비트맵 이미지 어떤 물리적 크기는 없습니다. 인쇄 된 이미지의 실제 크기는 드롭 간격 관련이 있을 것 이다. 예를 들어 인쇄 된 이미지는 큰 드롭 간격 사용 되는 경우 더 큰 됩니다. 기존의 잉크젯 인쇄, 도트 (인치당 도트 수) 일반적으로이 목적을 위해 사용 되었습니다. 그러나, 더 작은 DPI 큰 드롭 간격 의미 주목 한다. 드롭 간격을 확인, 인쇄 점 크기는 고려 되어야 한다. 일반적으로, EHD 국방부 인쇄에 대 한 드롭 간격 기존의 잉크젯 인쇄의 그것 보다 훨씬 작습니다.</li>
			<li>기판에 대상 위치에 선택 된 비트맵을 사용 하 여 인쇄를 시작 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>
CAD 정보에 따라 벡터 인쇄
		<ol>
<li>인쇄에 대 한 CAD 정보를 로드 합니다. 참고: 텍스트 기반 CAD 정보는 DXF 파일 형식 인쇄 정보에 대 한 사용할 수 있습니다.</li>
			<li>벡터 인쇄;에 대 한 매개 변수 설정 예를 들어 3 µ m 그리고 10 Hz에서 처리 주파수에서 드롭 간격을 설정 합니다. 참고: 연결 된 선 패턴을 인쇄 하려면 드롭 간격 선택 되어야 한다 adjacently 입금 있도록 방울 약간 겹치는. 그러나, 너무 많이 겹치는 큰 선 두께에서 발생할 수 있습니다. 약 30%를 중복 하는 것이 좋습니다 어떤 실용적인 라인 인쇄. 경우에 벡터 인쇄, 모션 속도 (v) 다음 방정식. v = d × f 여기, d = 드롭 간격 및 f = 처리 주파수.</li>
			<li>로드 패턴 드롭 간격, 인쇄 속도, 전압, 등 미리 정해진된 인쇄 매개 변수를 사용 하 여 기판에 인쇄 참고: 인쇄, 후 소 결 프로세스 수 있습니다 해야이 문서의 범위를 벗어납니다 인쇄 패턴의 원하는 전도도 얻기 위해.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 좋은 전도성 라인 근처-필드 전기를 사용 하 여 패턴
<ol><li>근처-필드 전기 (NFES) 전도성 라인 인쇄 잉크를 확인 합니다.<ol>
<li>에탄올과 이온된 (DI) 수 1 (디 물) 용 1 매를 준비 하로 3 (에탄올)의 볼륨 비율 믹스. 예를 들어 에탄올의 9 ml와 디의 3 ml 1 매의 12 ml를 만들기 위해 물을 섞는다.</li>
		<li>폴 리 (에틸렌 산화물)의 0.3 g을 혼합 (PEO, Mwt = 400000)와 준비 된 용 매는 자력을 사용 하 여 실 온 (25 ° C)에서 6 시간 이상 교 반에 의해 PEO의 3 wt % 폴리머 솔루션을 만들기 위해 1의 9.7 g.</li>
		<li>혼합 Ag 나노 잉크, 약 11, 000의 점도 붙여 cP, 그리고 준비 된 폴리머 솔루션 1 (폴리머 솔루션) NFES. 에 대 한 잉크를 10 분 동안 소용돌이 믹서를 사용 하 여 5 (Ag 나노 페이스트 잉크)의 무게 비율 예를 들어 10 g Ag 나노 잉크 붙여넣기 하 고 폴리머 솔루션의 2 세대 NFES 잉크를 혼합 수 있습니다. 참고:이 프로토콜에 혼합 재료의 비율은 일반적으로 자료의 특정 금액 보다 더 중요 합니다. 상업적으로 이용 가능한 Ag 나노 약 85.5 wt %의 Ag 단단한 내용,이 목적을 위해 사용 될 수 있는 스크린 인쇄 목적을 위해 잉크를 붙여 넣습니다. 사용 되는 잉크의 성분에 따라 용 매 및 고분자의 선택 다 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>주사기에 준비 된 NFES 잉크를 입력 합니다.</li>
	<li>노즐을 통해 연결 튜브와 주사기를 연결 합니다. 참고: 상용 주사기 바늘 100 µ m의 ID와 함께 노즐에 대 한 사용할 수 있습니다.</li>
	<li>주사기를 수동으로 눌러 노즐에 잉크를 공급 한다.</li>
	<li>인쇄 시스템에 첨부 된 주사기 모터에 주사기를 설치 합니다.</li>
	<li>진공 척에 기질을 놓고 인쇄 하는 동안 기판을 진공 펌프에 설정 합니다.</li>
	<li>스탠드 오프 거리 조정 Z 위치 (단계)를 제어 합니다. 참고: 권장된 스탠드 오프 거리는 훨씬 작은 스탠드 오프 거리 기존의 전기를 사용 하는 것에 비해 약 2 밀리미터 이어야 한다.</li>
	<li>
유량 조정
	<ol>
<li>NFES 잉크 노즐 어셈블리에서를 대상 유량 보다 높은 50 µ L/min, 초기 유량과 잉크 흐름 생성을 주사기 펌프를 작동 합니다.</li>
		<li>잉크 노즐 팁에서 흐르는 때를 대상 1 µ L/분의 유량을 설정 합니다. 참고: 작은 흐름 율 작은 패턴 폭 될 수 있습니다. 그러나, 그것은 라인 파손을 일으킬 수 있습니다. 선 두께 및 라인의 연속의 절충 대상 유량 결정 때 고려 되어야 한다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
전압을 적용
	<ol>
<li>DC 전압 소스 노즐 커넥터에 고 기판 홀더를 접지 전압을 연결.</li>
		<li>DC 전압 1.5 점차적으로 증가 kV. 참고: 스탠드 오프 거리는 몇 밀리미터의 범위에 때문에, DC 전압 증가 될 수 있었다 2 보다는 국방부 EHD의 인쇄 제트 kV. 그러나, 2 보다 높은 DC 전압 kV 기능 소재를 손상 할 수 있기 때문에 피해 야 한다, 특히 Ag 페이스트 잉크, 폴리머 솔루션에 추가. 일반적으로, 낮은 DC 전압 얇은 인쇄 라인 필요할 때 좋습니다. 그러나, 인쇄 라인 수 쉽게 끊을 수는 낮은 전압을 사용 하는 경우 지속적인 잉크 인쇄에 대 한 당기는 힘은 DC 전압 관련이 있기 때문에. 고려 무역-오프, 1에서 배열 하는 DC 전압의 사용이 좋습니다 2 kV kV.</li>
	</ol>
</li>
	<li>정상 상태 흐름을 10 분 이상에 대 한 300 m m/s의 인쇄 속도와 유휴 인쇄를 시작 합니다. 원하는 인쇄 결과 얻기 위해 유휴 인쇄 중 DC 전압 및 흐름 속도 등 인쇄 매개 변수를 조정 합니다. 참고: 10 분 이상 유휴 인쇄 점성 잉크 노즐 팁에 잉크 전달 중에 긴 튜브에서 압축 될 수 있기 때문에 정상 상태 흐름을 얻기 위해 필요 합니다. 유휴 인쇄 하지 않고 인쇄 선 두께 시간으로 변경할 수 있습니다. 유휴 인쇄 속도, 따라서, 실제 인쇄 속도 동일 있도록 수 인쇄 하는 동안 처리 매개 변수를 조정할 수 있습니다. 이 방법에서는, DC 전압 대상 선 두께를 유휴 인쇄 중 조정 됩니다. 주사기 펌프에 의해 추진 하는 잉크의 양을 전기 분야에 의해 내려 오게 하는 잉크의 양을 같을 수는 유량 및 DC 전압을 균형 해야을 note.</li>
	<li>연속 라인 및 그리드 패턴 같은 인쇄 패턴을 선택 합니다. 참고: 생산된 섬유 쉽게 빗 나가게 될 수 있기 때문에 임의로 인쇄 라인에 의해 생성 된 충전 반발 힘 때문에 예금 될 수 있는, 인쇄 속도 보다 커야 인쇄 방향으로, 패턴에 맞게 300 m m/s와 인쇄 라인 사이의 간격이 조롱 또는 라인 패턴을 인쇄 하기 위해서는 100 µ m 하는 것이 좋습니다.</li>
	<li>미리 정해진된 인쇄 매개 변수를 사용 하 여 기판에 선택한 패턴을 인쇄 합니다. 참고: 소 결 프로세스 수 있습니다 해야 할 인쇄 패턴의 대상 기능을 얻기는이 문서의 범위를 벗어납니다.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Onses, M. S., Sutanto, E., Ferreira, P. M., Alleyne, A. G., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms,+Capabilities,+and+Applications+of+High-Resolution+Electrohydrodynamic+Jet+Printing.">Mechanisms, Capabilities, and Applications of High-Resolution Electrohydrodynamic Jet Printing.</a> Small. 11 (34), 4237-4266 (2015).</li><li>Jaworek, A., Krupa, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classification+of+the+modes+of+EHD+spraying.">Classification of the modes of EHD spraying.</a> Journal of Aerosol Science. 30 (93), 873-893 (1999).</li><li>Lee, A., Jin, H., Dang, H. W., Choi, K. H., Ahn, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+experimental+parameters+to+determine+the+jetting+regimes+in+electrohydrodynamic+printing.">Optimization of experimental parameters to determine the jetting regimes in electrohydrodynamic printing.</a> Langmuir. 29 (44), 13630-13639 (2013).</li><li>Sun, D., Chang, C., Li, S., Lin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-field+electrospinning.">Near-field electrospinning.</a> Nano Letters. 6 (4), 839-842 (2006).</li><li>Pan, C. -. T., Tsai, K. -. C., Wang, S. -. Y., Yen, C. -. K., Lin, Y. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-Area+Piezoelectric+PVDF+Fibers+Fabricated+by+Near-Field+Electrospinning+with+Multi-Spinneret+Structures.">Large-Area Piezoelectric PVDF Fibers Fabricated by Near-Field Electrospinning with Multi-Spinneret Structures.</a> Micromachines. 8 (4), (2017).</li><li>Mishra, S., Barton, K. L., Alleyne, A. G., Ferreira, P. M., Rogers, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+and+drop-on-demand+printing+with+a+pulsed+electrohydrodynamic+jet.">High-speed and drop-on-demand printing with a pulsed electrohydrodynamic jet.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 20 (9), (2010).</li><li>Kwon, K. S., Lee, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+pulse+voltage+shape+effects+on+electrohydrodynamic+jets+using+a+vision+measurement+technique.">Investigation of pulse voltage shape effects on electrohydrodynamic jets using a vision measurement technique.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 23 (6), (2013).</li><li>Chen, C. H., Saville, D. A., Aksay, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+laws+for+pulsed+electrohydrodynamic+drop+formation.">Scaling laws for pulsed electrohydrodynamic drop formation.</a> Applied Physics Letters. 89, (2006).</li><li>Sung, K., Lee, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+influencing+liquid+breakup+in+electrohydrodynamic+atomization.">Factors influencing liquid breakup in electrohydrodynamic atomization.</a> Journal of Applied Physics. 96 (7), 3956-3961 (2004).</li><li>Kim, J. H., Oh, H. C., Kim, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrohydrodynamic+drop-on-demand+patterning+in+pulsed+cone-jet+mode+at+various+frequencies.">Electrohydrodynamic drop-on-demand patterning in pulsed cone-jet mode at various frequencies.</a> Journal of Aerosol Science. 39 (9), 819-825 (2007).</li><li>Phung, T. H., Kim, S., Kwon, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high+speed+electrohydrodynamic+(EHD)+jet+printing+method+for+line+printing.">A high speed electrohydrodynamic (EHD) jet printing method for line printing.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 27, (2017).</li><li>Teo, W. E., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+electrospinning+design+and+nano+fiber+assemblies.">A review on electrospinning design and nano fiber assemblies.</a> Nanotechnology. 17, R89-R106 (2006).</li><li>Tang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+relective+nanofiber+films+based+on+electrospinning+and+their+application+on+color+uniformity+and+luminous+efficacy.">Highly relective nanofiber films based on electrospinning and their application on color uniformity and luminous efficacy.</a> Optics Express. 25, 20598-20611 (2017).</li><li>Huebner, G., Zapka, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+inkjet+with+other+printing+processes+and+mainly+screen+printing.">Comparing inkjet with other printing processes and mainly screen printing.</a> Handbook of Industrial Inkjet Printing - A Full System Approach. 1, 7-22 (2018).</li><li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+protein+fibers+as+matrices+for+tissue+engineering.">Electrospun protein fibers as matrices for tissue engineering.</a> Biomaterials. 26, 5999-6008 (2005).</li><li>Bhardwaj, N., Kundu, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospinning:+A+fascinating+fiber+fabrication+technique.">Electrospinning: A fascinating fiber fabrication technique.</a> Biotechnology Advances. 28, 325-347 (2010).</li><li>He, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-Field+Electrospinning:+Progress+and+Applications.">Near-Field Electrospinning: Progress and Applications.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 121, 8663-8678 (2017).</li><li>Yang, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+fabrication+of+silver+nanowires+embedded+in+PVP+fibers+by+near-field+electrospinning+process.">Synthesis and fabrication of silver nanowires embedded in PVP fibers by near-field electrospinning process.</a> Optical Materials. 39, 118-124 (2015).</li><li>Chang, C., Limkrailassiri, K., Lin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+near-field+electrospinning+for+large+area+deposition+of+orderly+nanofiber+patterns.">Continuous near-field electrospinning for large area deposition of orderly nanofiber patterns.</a> Applied Physics Letters. 93 (12), (2008).</li></ol>

저자는 공개 없다.

이 프로토콜에서 우리는 두 모드와 AgNP 잉크를 사용 하 여 좋은 패턴을 인쇄에 초점: 국방부 EHD 인쇄 및 NFES. 그러나, 응용 프로그램을 인쇄 하는 EHD 제트 AgNP를 사용 하 여 전도성 잉크에 국한 되지 않습니다. 여기, 우리는 잉크, 시스템 구성 및 다양 한 미세 패턴 응용 프로그램에 대 한 인쇄 EHD jet를 사용 하는 데 필요한 다른 인쇄 매개 변수 선택에 대 한 일반적인 지침을 설명 합니다.
<p class="jov...

EHD 제트 인쇄 널리 사용 되었습니다 인쇄 전자, 생명 공학, 첨단된 소재 응용 등 다양 한 분야에서 고해상도 저가 직접1패턴화 할 수 있기 때문에. 인쇄 선 두께 또는 인쇄 도트 크기 수 줄일 수 1 µ m는 기존 piezo 기반 잉크젯 인쇄1의 그것 보다 훨씬 작습니다.
EHD 인쇄 잉크 (또는 초승달 모양)의 작은 부분 밀어 노즐 팁 및 흐름 속도1,2,3,,45 또는 긍정적인 기 압1에 의해 유지 ,,67. 밀어낸된 초승달 모양 충전 하 고 수 있습니다 쉽게 의해 내려 오게 될 노즐 팁에서 기판에 전기 분야, 그림 1에서 보듯이. 원뿔 초승달 노즐 크기 보다 훨씬 얇은 잉크 스트림 생산 제트, 동안 형성 된다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57846/57846fig1.jpg"> 그림 1: EHD 인쇄. 그림 EHD 제트 인쇄의 원리입니다. 잉크를 통해 압력을 밀어은 노즐에서 압출된 초승달을 형성 하는 전기 분야를 통해 뽑아. 다음, 충전된 잉크 기판 통해 DC 또는 펄스 전압을 쉽게 jetted 될 수 있습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57846/57846fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
단일 EHD 프린터는 두 가지 모드, 근처-필드 전기 (NFES), 드롭-온-디맨드 (국방부) EHD jet 인쇄에 사용할 수 있습니다, 비록 실현 방법을 크게 다를 잉크, 유체 시스템, 및 운전 전압1 , 2 , 3. NFES4,5 는 상대적으로 높은 점성 잉크를 사용 하는 예를 들어 [1000 centipoises (cP)] 1 m/s까지 고속 인쇄와 연속 마이크로 라인 패턴을 형성. 다른 한편으로, 낮은 인쇄 도트 기반 복잡 한 패턴을 인쇄 하려면 인쇄6,7,8 사용 하 여 저 점도 잉크의 점도와 약 10 제트 국방부 EHD cP 속도 10 m m/s.
각 모드에 대 한 요구 사항은 크게 다르기 때문에, 경험이 없는 연구자 원하는 결과 얻을에 대 한 도전 수 있습니다. 경험적 "노하우" 실제로 중요 한 수 있습니다. 연구 하는 데 사용 얻을 수 있도록 인쇄 방법 선물이 EHD Ag 나노 잉크를 사용 하 여 정밀한 전도성 패턴에 대 한 프로토콜을 인쇄. 그러나, 우리 추가 의견 프로토콜에 그들은 Ag 나노 잉크를 사용 하 여 전도성 패턴에 국한 되지 않습니다. 마지막으로, 인쇄 및 준비 지침 토론 섹션에 표시 됩니다.

<table><tbody><tr><td>EHD integrated printing system</td><td>Psolution Ltd., South Korea</td><td>PS300</td><td></td></tr><tr><td>Harima Ag Nanoparticle ink</td><td>Harima Inc., Japan</td><td>Harima NPS-JL</td><td>Ag solid content: ~ 53 wt%, Viscosity: ~10 cP, Surface tension: ~30 mN/m</td></tr><tr><td>Glass capillary</td><td>Narishige Scientific Instrument Lab</td><td>G-1</td><td>Inner diameter: 1 mm; Used to make nozzle for DOD EHD jet printing using thermal puller</td></tr><tr><td>Nozzle thermal puller</td><td>Sutter Instrument, USA</td><td>Sutter P-1000</td><td></td></tr><tr><td>Microscope Slides (Glass subtrate)</td><td>Paul-Marienfeld &amp;amp; Co.KG, Germany</td><td>10 006 12</td><td>Dimension (L x W x T): 76 mm x 26 mm x 1 mm</td></tr><tr><td>Magnetic Stirrer</td><td>Barnstead Thermolyne Corp., USA</td><td>Cimarec SP131635</td><td></td></tr><tr><td>Vortex Stirrer</td><td>Jeiotech, South Korea</td><td>Lab Companion VM-96T</td><td></td></tr><tr><td>Ag nanopaste&amp;nbsp;</td><td>NPK, South Korea</td><td>ES-R001</td><td>Ag solid content: ~85.5 wt%, Viscosity: ~11000 cP</td></tr><tr><td>Poly ethylene oxide (PEO)</td><td>Sigma-Aldrich, USA</td><td>372773-500G</td><td>Mw = 400000</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma-Aldrich, USA</td><td>459836-500ML</td><td></td></tr></tbody></table>

high-resolution patterning using two modes of electrohydrodynamic jet: drop on demand and near-field electrospinning

충돌기 (EHD) 제트 인쇄 고해상도 및 저가 직접 패터 닝 툴으로 서 사용할 수 있으므로 다양 한 분야에서 관심을 모으고 있다. EHD 인쇄 노즐 팁에서 잉크를 추진 하 여 압출된 초승달 모양 유지 하는 유체 공급 업체를 사용 합니다. 전기 분야는 고해상도 패턴을 생산 하는 기판으로 초승달을 사용 됩니다. EHD 인쇄의 두 가지 모드 미세 패터 닝에 대 한 사용 되었습니다: 연속 근처-필드 전기 (NFES) 및 드롭-온-디맨드 (국방부) EHD 인쇄 도트 기반. 인쇄 모드에 따라 인쇄 장비 및 잉크 점도 대 한 요구 사항이 달라 집니다. 두 가지 모드는 단일 EHD 프린터와 함께 구현 될 수 있습니다, 비록 실현 방법을 크게 잉크, 유체 시스템, 및 운전 전압 차이가 있습니다. 따라서, 처리 요구 사항 및 제한의 적절 한 이해 없이 그것은 원하는 결과 얻기 어렵다입니다. 이 문서의 목적은 경험이 연구원 EHD jet를 사용 하 여 그들의 특정 연구 및 개발 목적에 대 한 시행 착오 노력을 줄일 수 있도록 가이드라인을 제시 하는 것입니다. 설명 하기 위해 미세 패터 닝 구현, 우리는 프로토콜에 전도성 패턴에 대 한 Ag 나노 잉크를 사용 합니다. 또한, 우리는 또한 다양 한 미세 패턴 응용 프로그램에 대 한 잉크의 다른 유형을 위해 사용할 수 있는 일반화 된 인쇄 지침을 제시.

점 기반 드롭-온-디맨드 인쇄: 국방부 인쇄 한 방울 한 처리 트리거 당 제트기를 기반으로 합니다. 국방부 제트기, 약 10의 점도와 저 점도 잉크를 생산 하기 위해 cP은 사용 해야 합니다. EHD 국방부 인쇄 잉크 요구는 기존의 DOD 잉크젯의 EHD 인쇄 방법으로 기존의 DOD 잉크젯의 그것 비슷합니다. 기존의 잉크젯 인쇄의 경우 래스터 인쇄 기술은 널리 사용 되었습?...

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High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning

충돌기 제트의 두 가지 모드를 사용 하 여 패턴 고해상도: 수요와 근처-필드 전기에

여기, 선물이 충돌기 (EHD) 제트 인쇄를 사용 하 여 고해상도 전도성 패턴을 생성 하는 프로토콜. EHD 제트 인쇄의 두 가지 모드를 포함 하는 프로토콜: 연속 근처-필드 전기 (NFES) 및 드롭-온-디맨드 (국방부) EHD 도트 기반 인쇄.

Electrohydrodynamic (EHD) jet printing has drawn attention in various fields because it can be used as a high-resolution and low-cost direct patterning ...

high-resolution-patterning-using-two-modes-electrohydrodynamic-jet

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.6K 조회수.  Soonchunhyang University. 여기, 선물이 충돌기 (EHD) 제트 인쇄를 사용 하 여 고해상도 전도성 패턴을 생성 하는 프로토콜. EHD 제트 인쇄의 두 가지 모드를 포함 하는 프로토콜: 연속 근처-필드 전기 (NFES) 및 드롭-온-디맨드 (국방부) EHD 도트 기반 인쇄.

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Electrospinning Fundamentals: Optimizing Solution and Apparatus Parameters

Electrospun nanofiber scaffolds have been shown to accelerate the maturation, improve the growth, and direct the migration of cells in vitro. Electrospinning is a process in which a charged polymer jet is collected on a grounded collector; a rapidly rotating collector results in aligned nanofibers while stationary collectors result in randomly oriented fiber mats. The polymer jet is formed when an applied electrostatic charge overcomes the surface tension of the solution. There is a minimum concentration for a given polymer, termed the critical entanglement concentration, below which a stable jet cannot be achieved and no nanofibers will form - although nanoparticles may be achieved (electrospray). A stable jet has two domains, a streaming segment and a whipping segment. While the whipping jet is usually invisible to the naked eye, the streaming segment is often visible under appropriate lighting conditions. Observing the length, thickness, consistency and movement of the stream is useful to predict the alignment and morphology of the nanofibers being formed. A short, non-uniform, inconsistent, and/or oscillating stream is indicative of a variety of problems, including poor fiber alignment, beading, splattering, and curlicue or wavy patterns. The stream can be optimized by adjusting the composition of the solution and the configuration of the electrospinning apparatus, thus optimizing the alignment and morphology of the fibers being produced. In this protocol, we present a procedure for setting up a basic electrospinning apparatus, empirically approximating the critical entanglement concentration of a polymer solution and optimizing the electrospinning process. In addition, we discuss some common problems and troubleshooting techniques.

Electrospinning techniques can create a variety of nanofibrous scaffolds for tissue engineering or other applications. We describe here a procedure to optimize the parameters of the electrospinning solution and apparatus to obtain fibers with the desired morphology and alignment. Common problems and troubleshooting techniques are also presented.

Electrospinning 기본 : 최적화 솔루션 및 장치 매개 변수

Electrospun nanofiber scaffolds have been shown to accelerate the maturation, improve the growth, and direct the migration of cells in vitro. ...

연구

생체공학

Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical devices1-3. In this paper, we focus on one- (1D), two- (2D), and three-dimensional (3D) printing of conductive metallic inks in the form of flexible, stretchable, and spanning microelectrodes.
Direct-write assembly4,5 is a 1-to-3D printing technique that enables the fabrication of features ranging from simple lines to complex structures by the deposition of concentrated inks through fine nozzles (~0.1 - 250 &mu;m). This printing method consists of a computer-controlled 3-axis translation stage, an ink reservoir and nozzle, and 10x telescopic lens for visualization. Unlike inkjet printing, a droplet-based process, direct-write assembly involves the extrusion of ink filaments either in- or out-of-plane. The printed filaments typically conform to the nozzle size. Hence, microscale features (&lt; 1 &mu;m) can be patterned and assembled into larger arrays and multidimensional architectures.
In this paper, we first synthesize a highly concentrated silver nanoparticle ink for planar and 3D printing via direct-write assembly. Next, a standard protocol for printing microelectrodes in multidimensional motifs is demonstrated. Finally, applications of printed microelectrodes for electrically small antennas, solar cells, and light-emitting diodes are highlighted.

Planar and three-dimensional printing of conductive metallic inks is described. Our approach provides new avenues for fabricating printed electronic, optoelectronic, and biomedical devices in unusual layouts at the microscale.

전도성 잉크의 평면 및 3 차원 인쇄

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and polar dielectric liquids. These bridges are unique from capillary bridges in that they exhibit extensibility beyond a few millimeters, have complex bi-directional mass transfer patterns, and emit non-Planck infrared radiation. A number of common solvents can form such bridges as well as low conductivity solutions and colloidal suspensions. The macroscopic behavior is governed by electrohydrodynamics and provides a means of studying fluid flow phenomena without the presence of rigid walls. Prior to the onset of a liquid bridge several important phenomena can be observed including advancing meniscus height (electrowetting), bulk fluid circulation (the Sumoto effect), and the ejection of charged droplets (electrospray). The interaction between surface, polarization, and displacement forces can be directly examined by varying applied voltage and bridge length. The electric field, assisted by gravity, stabilizes the liquid bridge against Rayleigh-Plateau instabilities. Construction of basic apparatus for both vertical and horizontal orientation along with operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

Horizontal and vertical electrohydrodynamic liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields and polar dielectric liquids. The construction of basic apparatus and operational examples, including thermographic images, for three liquids (e.g., water, DMSO, and glycerol) is presented.

폴라 유전체 액체에서 특히 전기 교량의 준비

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

공학

Prescribed 3-D Direct Writing of Suspended Micron/Sub-micron Scale Fiber Structures via a Robotic Dispensing System

A 3-axis dispensing system is utilized to control the initiating and terminating fiber positions and trajectory via the dispensing software. The polymer fiber length and orientation is defined by the spatial positioning of the dispensing system 3-axis stages. The fiber diameter is defined by the prescribed dispense time of the dispensing system valve, the feed rate (the speed at which the stage traverses from an initiating to a terminating position), the gauge diameter of the dispensing tip, the viscosity and surface tension of the polymer solution, and the programmed drawing length. The stage feed rate affects the polymer solution&#8217;s evaporation rate and capillary breakup of the filaments. The dispensing system consists of a pneumatic valve controller, a droplet-dispensing valve and a dispensing tip. Characterization of the direct write process to determine the optimum combination of factors leads to repeatedly acquiring the desired range of fiber diameters. The advantage of this robotic dispensing system is the ease of obtaining a precise range of micron/sub-micron fibers onto a desired, programmed location via automated process control. Here, the discussed self-assembled micron/sub-micron scale 3D structures have been employed to fabricate suspended structures to create micron/sub-micron fluidic devices and bioengineered scaffolds.

Here, we present a protocol to fabricate freely-suspended, micron/sub-micron scale polymer fibers and &#8220;web-like&#8221; structures generated via automated direct writing procedure by means of a 3-axis dispensing system.

일시 중단 된 마이크론 / 서브 마이크론 스케일 섬유 구조의 3 차원 직접 쓰기는 로봇 디스펜스 시스템을 통해 처방

A 3-axis dispensing system is utilized to control the initiating and terminating fiber positions and trajectory via the dispensing software. The polymer ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. This wetting phenomenon is important in many technical fields ranging from physiology to aerospace engineering. Currently, several different techniques exist for fabricating hemiwicking structures. These conventional methods, however, are often time consuming and are difficult to scale-up for large areas or are difficult to customize for specific, nonhomogeneous patterning geometries. The presented protocol provides researchers with a simple, scalable, and cost-effective method for fabricating micro-patterned hemiwicking surfaces. The method fabricates wicking structures through the use of stamp printing, polydimethylsiloxane (PDMS) molding, and thin-film surface coatings. The protocol is demonstrated for hemiwicking with ethanol on PDMS micropillar arrays coated with a 70 nm thick aluminum thin-film.

A simple protocol is provided for the fabrication of hemiwicking structures of varying sizes, shapes, and materials. The protocol uses a combination of physical stamping, PDMS molding, and thin-film surface modifications via common materials deposition techniques.

확장 가능한 우표 인쇄 및 Hemiwicking 표면의 제조

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial applications. Here we describe how electrospinning or electrospraying a polymer mixture containing a biodegradable, biocompatible aliphatic polyester (e.g., polycaprolactone and poly(lactide-co-glycolide)), as the major component, doped with a hydrophobic copolymer composed of the polyester and a stearate-modified poly(glycerol carbonate) affords a superhydrophobic biomaterial. The fabrication techniques of electrospinning or electrospraying provide the enhanced surface roughness and porosity on and within the fibers or the particles, respectively. The use of a low surface energy copolymer dopant that blends with the polyester and can be stably electrospun or electrosprayed affords these superhydrophobic materials. Important parameters such as fiber size, copolymer dopant composition and/or concentration, and their effects on wettability are discussed. This combination of polymer chemistry and process engineering affords a versatile approach to develop application-specific materials using scalable techniques, which are likely generalizable to a wider class of polymers for a variety of applications.

Two- and three-dimensional superhydrophobic polymeric materials are prepared by electrospinning or electrospraying biodegradable polymers blended with a lower surface energy polymer of similar composition.

바이오 메디컬 응용 프로그램에 대한 초 소수성 고분자 재료를 제조

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Electrospinning Fibrous Polymer Scaffolds for Tissue Engineering and Cell Culture

As the field of tissue engineering evolves, there is a tremendous demand to produce more suitable materials and processing techniques in order to address the requirements (e.g., mechanics and vascularity) of more intricate organs and tissues. Electrospinning is a popular technique to create fibrous scaffolds that mimic the architecture and size scale of the native extracellular matrix. These fibrous scaffolds are also useful as cell culture substrates since the fibers can be used to direct cellular behavior, including stem cell differentiation (see extensive reviews by Mauck et al. and Sill et al. for more information). In this article, we describe the general process of electrospinning polymers and as an example, electrospin a reactive hyaluronic acid capable of crosslinking with light exposure (see Ifkovits et al. for a review on photocrosslinkable materials). We also introduce further processing capabilities such as photopatterning and multi-polymer scaffold formation. Photopatterning can be used to create scaffolds with channels and multi-scale porosity to increase cellular infiltration and tissue distribution. Multi-polymer scaffolds are useful to better tune the properties (mechanics and degradation) of a scaffold, including tailored porosity for cellular infiltration. Furthermore, these techniques can be extended to include a wide array of polymers and reactive macromers to create complex scaffolds that provide the cues necessary for the development of successful tissue engineered constructs.

The process of electrospinning polymers for tissue engineering and cell culture is addressed in this article. Specifically, the electrospinning of photoreactive macromers with additional processing capabilities of photopatterning and multi-polymer electrospinning is described.

조직 공학 및 세포 배양을위한 섬유 고분자의 공사장 공중 발판을 Electrospinning

As the field of tissue engineering evolves, there is a tremendous demand to produce more suitable materials and processing techniques in order to address ...

생물학

Expanding Nanopatterned Substrates Using Stitch Technique for Nanotopographical Modulation of Cell Behavior

Substrate nanotopography has been shown to be a potent modulator of cell phenotype and function. To dissect nanotopography modulation of cell behavior, a large area of nanopatterned substrate is desirable so that enough cells can be cultured on the nanotopography for subsequent biochemical and molecular biology analyses. However, current nanofabrication techniques have limitations to generate highly defined nanopatterns over a large area. Herein, we present a method to expand nanopatterned substrates from a small, highly defined nanopattern to a large area using stitch technique. The method combines multiple techniques, involving soft lithography to replicate poly(dimethylsiloxane) (PDMS) molds from a well-defined mold, stitch technique to assemble multiple PDMS molds to a single large mold, and nanoimprinting to generate a master mold on polystyrene (PS) substrates. With the PS master mold, we produce PDMS working substrates and demonstrate nanotopographical modulation of cell spreading. This method provides a simple, affordable yet versatile avenue to generate well-defined nanopatterns over large areas, and is potentially extended to create micro-/nanoscale devices with hybrid components.

A protocol for producing a large area of nanopatterned substrate from small nanopatterned molds for study of nanotopographical modulation of cell behavior is presented.

셀 동작의 Nanotopographical 변조를위한 나노 패턴 기판 사용 스티치 기법을 확장

Substrate nanotopography has been shown to be a potent modulator of cell phenotype and function. To dissect nanotopography modulation of cell behavior, a ...

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional Poly(&#949;-caprolactone) Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

This tutorial reflects on the fundamental principles and guidelines for electrospinning writing with polymer melts, an additive manufacturing technology with great potential for biomedical applications. The technique facilitates the direct deposition of biocompatible polymer fibers to fabricate well-ordered scaffolds in the sub-micron to micro scale range. The establishment of a stable, viscoelastic, polymer jet between a spinneret and a collector is achieved using an applied voltage and can be direct-written. A significant benefit of a typical porous scaffold is a high surface-to-volume ratio which provides increased effective adhesion sites for cell attachment and growth. Controlling the printing process by fine-tuning the system parameters enables high reproducibility in the quality of the printed scaffolds. It also provides a flexible manufacturing platform for users to tailor the morphological structures of the scaffolds to their specific requirements. For this purpose, we present a protocol to obtain different fiber diameters using melt electrospinning writing (MEW) with a guided amendment of the parameters, including flow rate, voltage and collection speed. Furthermore, we demonstrate how to optimize the jet, discuss often experienced technical challenges, explain troubleshooting techniques and showcase a wide range of printable scaffold architectures.

This protocol serves as a comprehensive guideline to fabricate scaffolds via electrospinning with polymer melts in a direct writing mode. We systematically outline the process and define the appropriate parameter settings for achieving targeted scaffold architectures.

조직 공학 응용 프로그램에 대 한 제어 형태학과 3 차원 Poly(ε-caprolactone) 장비의 전기 글 녹아

This tutorial reflects on the fundamental principles and guidelines for electrospinning writing with polymer melts, an additive manufacturing technology ...

Vapor Phase Deposition of Electroactive Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) onto Electrospun Commodity Polymer Nanofibers

This study investigates the preparation of polyacrylonitrile (PAN) nanofibers through electrospinning to create highly porous and strong materials for applications in water purification, electrocatalysis, and biomedicine. The uniformly white PAN nanofiber mats were cut into 2 cm x 2 cm coupons to ensure consistency. After electrospinning, these nanofibers were coated with an electroactive polymer (EAP) using chemical vapor deposition, with iron (III) chloride (FeCl3) serving as an oxidant for polymerizing 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) into poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). The study examined the impact of different FeCl3 concentrations on PEDOT deposition on the PAN coupons. PEDOT deposition led to an increase in coupon weight. Scanning electron microscopy (SEM) revealed increases in the diameter of the nanofibers treated with increasing FeCl3 oxidant concentration, although higher FeCl3&#160;concentrations caused inter-fiber bridging, implying a concomitant decrease in inter-fiber spacing. Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was used to confirm the presence of Fe, Cl, and S in the nanofibers, with sulfur content rising with FeCl3&#160;concentration used, suggesting increased PEDOT deposition efficiency with increasing oxidant concentration. Mechanical testing showed that PEDOT-coated PAN fibers had improved tensile strength and toughness in the hydrated state compared to pure PAN nanofibers. These results highlight the crucial role of FeCl3&#160;concentration in influencing the morphology and properties of PAN-PEDOT composites, enhancing their suitability for applications such as water purification, tissue engineering, biosensing, catalysis, and energy storage.

This paper describes a simple technique for coating electrospun PAN nanofibers with electroactive polymers using vapor deposition. The effects of the oxidant FeCl&#8323; on the deposition of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) coatings on PAN were investigated to understand and optimize polymer growth, fiber diameter, and overall mechanical strength of the nanofiber mats.

전기 방사 상품 고분자 나노 섬유에 전기 활성 폴리 (3,4- 에틸렌 디옥시 티오펜)의 기상 증착

This study investigates the preparation of polyacrylonitrile (PAN) nanofibers through electrospinning to create highly porous and strong materials for ...