Bir Kurban bileşeni buharlaşma kullanarak üç boyutlu Mikroyapılar Yapma Süreci

Özet

Gözden çıkarılabilir bir bileşeni (vasküler) işleminin bir buharlaşma mikrovasküler yapılar imal etmek için kullanılır. Bu işlem lazer Mikroişlenmiş kılavuzu plakaları tarafından sağlanan hassas 3D geometrik konumlandırma ile içi boş mikro oluşturmak için kurban poli (laktik) asit lifleri kullanır.

Özet

Doğal sistemlerde vasküler yapıların yüksek yüzey alanları ve optimize edilmiş yapısı ile yüksek toplu taşıma sağlayabiliyoruz. Birkaç sentetik madde üretim teknikleri ölçeklenebilirlik korurken bu yapıların karmaşıklığı taklit edebilme yeteneğine sahiptirler. Bir Kurban Bileşen (vasküler) sürecinin buharlaşma bunu yapabiliyor. Bu işlem, bir matris içine gömülü, içi boş, silindirik bir mikro oluşturmak için bir şablon olarak kurban lifler kullanılır. Kalay (II)-oksalat (snox) poli (laktik) bu sürecin kullanımı kolaylaştıran asit (PLA) lifleri içine yerleştirilmiştir. Snox düşük sıcaklıklarda PLA liflerin depolimerizasyon katalize eder. Laktik asit monomer, bu sıcaklıklarda gaz ve matris zarar vermeyecek sıcaklıklarda gömülü matris kaldırılabilir. Burada üç boyutlu dizilmiş mikro karmaşık desenleri oluşturmak için Mikroişlenmiş plakaları ve germe cihazı kullanarak bu liflerin hizalanması için bir yöntem göstermektedir.Süreci, lif hemen hemen herhangi bir düzenlemenin keşif topolojileri ve yapılar sağlar.

Giriş

Doğal sistemleri birçok biyolojik fonksiyonları kolaylaştırmak için kapsamlı damar ağları kullanın. Toplu taşıma hacim oranları ve optimize edilmiş ambalaj yapılara yüksek bir yüzey alanı nedeniyle bu tür sistemlerde verimli bir şekilde elde edilebilir. Birçok sentetik üretim teknikleri mikrovasküler yapılar üretmek mümkün olmakla birlikte mevcut üretim yöntemleri ^1-5 karmaşıklığı ve uyumluluk korurken, hiçbiri büyük ölçekli mikrovasküler üretebilir. Bu kuş akciğer gibi yapıların bir ilham kaynağı. Nasıl toplu taşıma geliştirmek için bu karmaşıklık yapılar imal musunuz?

Bir Kurban bileşeni Buharlaşma (vasküler) büyük ölçekli, karmaşık mikrovasküler yapılar ^6-7 üretebilir. Bu yöntem, ısıl depolimerizasyonu yapılarak ve poli buharlaştırmalı çıkarılması (laktik) fiberin şablonunun ters olan içi boş bir kanal oluşturmak için lifleri asit kullanır. Bu mevcut üretim ile uyumlu bir kurban tekniktiryöntemleri. Metre uzun, silindirik mikrokanal desenler bu imalat işlemi kullanılarak oluşturulabilir. Bu, ^7-10 kendi kendini iyileştirme polimerler ve 3D mikrovasküler karbon tutma birimi olarak vaskülarize cihazlar oluşturmak için de kullanılabilir.

Karbon yakalama birimleri uçuş kullanımı için etkin bir gaz-döviz-ağırlık oranı sayesinde sağlar kuş akciğer ilham edildi. Parabronchus yüksek gaz döviz kurları ve yapısal olarak stabil gaz değişimi birimleri sağlar altıgen desenli mikro, oluşmaktadır. Üç boyutlu uyumlu mikro özellikleri ile değişim birimleri oluşturmak için, biz bağımsız gitar tuner ve lazer Mikroişlenmiş plakalı özel tasarlanmış gerilim kartı kullanarak lifleri germe bir yöntem geliştirdi. Her fiber dış gerginlik yerinde tutulur ve desen lifler çalıştırmak, üzerinden plaka delik yerleştirme ile ayarlanır.

Protokol

1. Kurban Elyaf katalizör

1. Alt etrafında poli (laktik) asit lifleri ¾ özel mili istenilen miktarda sarın. Maksimum yüzey alanı maruz sağlamak için fiber örtüşme azaltın.
2. Kapalı bir şişe içinde Disperbyk 130, 40 ml deiyonize _H2O karıştırın ve homojen bir çözelti elde edilene kadar çalkalanmaktadır. Daha sonra 37 ° C'de bir su banyosu içinde bir 1.000 ml beher yerleştirmek ve beher içine trifloroetanol dökün. Kullanmak için _H2O ve TFE nin miktarı, kullanılan PLA elyaf çapına bağlıdır.

   Fiber Çapı	H2O (ml) miktarı	TFE nin miktarı (ml)
   200	400	400
   300	360	440
   500	320	480

3. Eklemek_H2O / Disperbyk 187 behere çözeltisi ve üniform olana kadar karıştırın.
4. Karışım Malachite Green 1 g ekleyin ve çözülene kadar karıştırın.
5. Beher lifleri ½ alttan inç ile özel mili yerleştirin ve bir dijital mikser için mili takın. Daha sonra 400 rpm dijital mikser başlar.
6. Karışıma yavaş yavaş kalay (II) oksalat (snox) katalizörü 1.3 g ekleyin. Snox ilavesi çözeltiden çökmesini malzemenin büyük aglomerasyonlar önlemek için yavaş yavaş olmalıdır.
7. PH ~ 6.8-7.2 olana kadar NaOH kullanılarak karışımın pH 'ı ayarlayınız.
8. Beher bir kapak elde edin ve 24 saat boyunca 500 rpm dönme mili artar. Snox bir yığılma gözlenirse, elle ilk 2 saat içinde bunu kırmak.
9. 35 ° C gecede fırında mili ve kuru çıkarın.
10. Katalize PLA liflerden aşırı katalizör açmak ve çıkarın.

2. Mikrovasküler Gaz Exchange Birim Fabrikasyon

1. Klip sahipleri üzerinde istediğiniz mikrovasküler desen ve yapıştırın plakalı lazer kesim pirinç desen pirinç levha bir çift alın.
2. Mikrokanallı başına katalize lif bir 10 inç uzunluğunda kesin ve elyaf çapı (hadde levhası) kesilmiş kalın bir plaka kullanarak kalan katalizör çıkarın.
3. Yavaş yavaş bir sıcak tutkal silahın ucunu kullanarak Konik liflerin kenarları fiber uçları a'ya.
4. Pirinç desen plaka çift delik eşleştirilmesi yoluyla elyaf iplik.
5. Bir döküm kutu üzerine plakaları vida. Plakaları takarken lifleri bükülmüş olmadığından emin olun.
6. String ayarlama ile lif ipuçları özel germe kurulu mandal.
7. Gergin kadar gerilim PLA lifleri. Değil aşırı gerginliğe dikkat ve lifleri oturtun.
8. Basınçlı hava ile elyaf desenin aşırı parçacık çıkarın.
9. Bir 10:1 sertleştirici, v ile Mix polidimetilsiloksan (PDMS) taban: v oranı.
10. 10 dakika boyunca bir kurutucuda kavanoza vakumda gazdan karışım.
11. Kalıp kutusuna PDMS karışımı dökün. Hava kabarcıklarının bindirme azaltmak için, liflerin doğrudan üzerinde akıtılmamalıdır.
12. Bir 26 G iğne kullanarak, döküm kutu içinde veya lifleri arasındaki boşlukları giderilir.
13. 30 dakika boyunca 85 ° C'de PDMS karışımı Cure.
14. Plakaları bükmeyin veya çok sert çekmek için emin olarak, kalıp kutusundan pirinç levhalar sökün. Kalıp kutusundan tedavi ^1. aşamada çıkarın.
15. Bir derialtı iğne ile son kapağı delik batırılarak bir RTV son kapak ile elyaf iplik. Fiber ebadı ile ilgili olarak, en azından fiberin dış çapı iç çapı 2 x sahip bir iğne manometre. Pirinç desen plaka olarak benzer bir model koruyun, ama daha yaygın yayılmış.
16. Daha büyük bir kalıp kutusunun ucuna son kapaklar bağlayın ve PDMS bir ^2. aşama dökün.
17. Kalan gaz kabarcıkları ve30 dakika boyunca 85 ° C'de tedavi.
18. PLA lifleri, çoğunlukla boşaltılmıştır 24 saat boyunca ° C kadar ya da 210 ° C'de bir vakum fırın içinde numune ve yerden herhangi bir aşırı PLA lifler kesin.
19. Herhangi bir PLA kaldırılamaz, hafifçe kloroform 1 ml bir enjeksiyon kullanılarak mikro dışında çözülür.

Sonuçlar

Bu prosedür, bir reçine içinde gömülü mikrovasküler yapıların imal edilmesi için bir yöntem sağlar. Bu yapılar desen çeşitli (Şekil 2) uygun olabilir. Mikrovasküler ağ yapı, sadece geçici lifleri ile oluşturulabilir yapıları ile sınırlıdır.

Gazlar geçirgen arası kanal membran hareket olarak mikrovasküler kanalları, sıvı akarsuları arasında gaz taşıma paralel bir düzenleme kullanarak kolaylaştırılır. Bu cihazlar, litografi için ihtiy...

Tartışmalar

PLA liflerinin içine snox katalizör giriş elyaf düşük bir sıcaklıkta depolimerize sağlar. Bu bu durumda PDMS yılında, gömme reçine bozulmayı önler. Özel bir mili düzgün muamele çözeltisi (Şekil 5A) karıştırmak için gereklidir. Mil, bir dijital mikser bağlanan bir merkezi çekirdeği çevreleyen altı Destek çubukları oluşmaktadır. Fiberler, katalitik çözeltisi ile temas sarma elyafların yüzey alanı maksimize edildi, böylece destek çubukları etrafında sarılır. Mil...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Reagent
Tin (II) oxalate	Sigma-Aldrich	402761
Disperbyk 130	BYK Additives Instruments
Trifluoroethanol	Halocarbon
Malachite Green (technical grade)	Sigma-Aldrich	M6880
Sodium hydroxide (≥98%, pellets)	Sigma-Aldrich	S5881
Polydimethylsiloxane (PDMS)	Dow Corning	3097358-1004	Distributed from Ellsworth Adhesives
Poly(lactic) acid fibers	Teijin Monofilament
Material
RW 20 Digital Mixer	IKA	3593001
Desiccator Jar	Pyrex
Vacuum Oven	Fisher Scientific
Third Hand	Jameco Electronics	26690	Plate holder
Glue Gun	Stanley	GR20L
PLA Spindle			Custom made
Tensioning Board			Custom made