Polydimethylsiloxane является универсальным материалом, который не может быть сформирован в длинные нити до сих пор. В то время как силиконовые нити могут иметь применение в ткацком или аддитивном производстве, мы особенно заинтересованы в них в качестве модели foldamer. Масштабируемое производство позволяет рисовать уже излечивая силикон через трубчатую печь.
Мы также демонстрируем способ изменения поверхности силиконовых нитей с помощью управляемого компьютером разгрузщика короны. Сроки в этой процедуре имеет решающее значение, потому что полимер лечит непрерывно. Держите таймер рядом, и будьте готовы к следующему шагу заранее.
Без визуальной демонстрации динамический процесс изготовления нитей будет нелегко воспроизвести. Этот процесс включает в себя несколько чувствительных к времени шагов, которые требуют адаптации к меняющимся условиям. Для начала подключите 1/8-й дюймовый внутренний диаметр высокотемпрессионых силиконовых труб к сжатому воздуху через измерительный клапан.
Соедините другой конец трубки с латунным экструзионным адаптером с диафрагмой диаметром 2,15 миллиметра. Затем, исправить цилиндрической керамической трубки печи вертикально в дым капот, два фута над полом капота. Положите алюминиевую фольгу под печь, чтобы поймать избыток PDMS во время экструзии.
Накрепляй экструзионные адаптеры над трубчатой печью с диафрагмой, сосредоточенной на открытии печи. Убедитесь, что печь находится не под углом, чтобы экструдированная нить не соедилась с печью. Затем прикрепите умереть с круговой разрез экструдера и использовать почтовый галстук для подключения высокой температуры силиконовой резины трубки экструдер бит.
Подключите другой конец трубки к адаптеру экструзии. Навемить инфракрасный термометр к печи, а затем нагреть печь до внутренней температуры составляет около 250 градусов по Цельсию. Затем вывихни печь из-под экструзионного адаптера так, чтобы адаптер не нагревается до начала производства нити.
Затем начните разогревать одноразовую пробную трубку до 65 градусов по Цельсию в вискометре, который может измерять от 200 до 10 тысяч миллипаскаля секунд. Проверьте баланс, установите скорость вращения до пяти об/мин и установите скорость измерения до одного раза в минуту. В то время как образец трубки нагревается, смешать 18 граммов PDMS базы с 1,8 грамма лечебного средства, в лодке для взвешивания.
Дега смеси PDMS в вакууме комнатной температуры desiccator в течение 15 минут, или до тех пор, пока пузырьки остаются в смеси. Периодически вентиляционные desiccator поп пузыри вблизи поверхности. Затем удалите разогретую пробную трубку с вискометрового.
Налейте дегазированную смесь PDMS в него, и положить трубку обратно в вискометр. Немедленно запустите последовательность измерений. Когда динамическая вязкость PDMS достигает четырех тысяч миллипаскальных секунд, обратите внимание на время, а затем используйте плоскогубцы, чтобы удалить образец трубки из вискометра.
Немедленно вылейте смесь PDMS в экструдер комнатной температуры. Подтвердите, что печь находится на 250 градусов по Цельсию и ждать, пока PDMS был из вискометра в течение четырех минут. Затем перемести печь под экструзионные адаптеры и выровнять внутреннюю иглу адаптера с трубчатой печью.
Твист экструдер винт на половину революции и начать собирать нить на деревянной палке. Каждые три-пять секунд, крутить экструдер еще половину революции для поддержания устойчивого потока PDMS. Окно вязкости для рисования нитей очень узкое.
Если вязкость слишком низкая, подождите 30 секунд и попробуйте еще раз. PDMS будет продолжать перекрестные при комнатной температуре. Положите нарисованные нити через деревянные стеллажи, чтобы вылечить.
Пусть нити вылечить при комнатной температуре в течение 12 часов, когда закончите. Чтобы начать процесс шаблонирования, навести сборку узоров в дымовом капоте и отправьте нужный шаблон микропроцессору. Затем вымойте вылеченную нить PDMS с 1% додекилового сульфата натрия.
И тщательно промойте его ультра чистой водой. Удалите видимые капли воды со сжатым воздухом и пусть нить закончить сушки в окружающем воздухе. Затем привяжут непроводяную леску к круговой, вырезанной из непроводяющей нити лотка.
Положите сухую нить PDMS над центральной вырезать из лотка и закрепить его на месте с двойной односторонней лентой. Вставьте лоток в вентилируемую коробку для сброса короны и убедитесь, что он находится на уровне. Поместите металлическую плиту под нить лоток так, чтобы нить выровнена вдоль края плиты.
Намонтировать электрод разряда короны примерно на три миллиметра над нитью и соединить разгрузщик короны с микроконтроллером. Зафиксировать свободный конец непроводяющей линии на шпиндель, установленный на степпер-моторе, гарантируя, что линия натянута. Запустите программу микроконтроллера для узора нити с гидрофильных секций.
Нити PDMS, производимые этим методом, были примерно 200 микрометров в диаметре и до 0,5 метров в длину. Удаление PDMS от тепла, прежде чем его вязкость была достаточно высока для рисования нитей, и давая ему пересечь связь при комнатной температуре в течение четырех с половиной минут, продлил время окно, в котором нити могут быть закручены примерно до четырех минут. Успех коронного узора был подтвержден с помощью измерений угла контакта капель.
Вода образуется симметричной, баррель формы капель на корона обработанных гидрофильных PDMS, и асимметричные, оболочки формы капель на необработанных гидрофобных PDMS. Ключом к этой процедуре является то, что вы манипулируете вязкостью PDMS со временем и температурой. Вязкость увеличивается со временем, как он пересекает и лечения ускоряется при более высоких температурах.
Подход частичного лечения полимера и рисования его через трубчатую печь, может быть адаптирован к другим полимерам, вылеченным температурой. Эти нити достаточно гибки, чтобы принять во многих конформациях, и гидрофобные регионы аффективно придерживаются вместе в воде. Мы изучаем, как гидрофобность нитей влияет на их складные пути.
PDMS может капать на печь и производить небольшое пламя. Аккуратно выровняйте экструдер с печкой и быстро очистите любой мусор от печи деревянным дюбелем.
