Lazer Gravür ve Boyaların Dahili Yoluyla Estetik Olarak Geliştirilmiş Silika Aerogel

Özet

Bu protokol, metni, desenleri ve görüntüleri silika aerojel monolitlerin yüzeyine yerel ve boyalı biçimde kazıma ve aerojelleri mozaik tasarımlara monte etme yöntemini açıklar.

Özet

Bu yazıda silika aerojel monolitlerin lazerle kazınması ve boyaların birleştirilmesi ile estetik olarak geliştirilmesine yönelik bir prosedür açıklanmıştır. Hızlı bir süperkritik ekstraksiyon yöntemi kullanılarak, büyük silika aerojel monolit (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) yaklaşık 10 saat içinde imal edilebilir. Öncü karışıma dahil edilen boyalar sarı, pembe ve turuncu renkte aerojellerle sonuçlanır. Metin, desenler ve görüntüler, dökme yapıya zarar vermeden aerogel monolitin yüzeyine (veya yüzeylerine) kazınabilir. Lazer gravür, aerojelden şekilleri kesmek ve renkli mozaikler oluşturmak için kullanılabilir.

Giriş

Silika aerogel, alan tozu toplamadan bina yalıtım malzemesine kadar çeşitli uygulamalarda kullanılabilen düşük ısı iletkenliğine sahip akustik yalıtım malzemesi olan nanoporous, yüksek yüzey alanıdır^1,2. Monolitik formda üretildiğinde, silika aerojeller yarı saydamdır ve yüksek yalıtımlı pencereler yapmak için kullanılabilir^3,4,5.

Son zamanlarda, aerojelde toplu yapısal hasara neden olmadan^6,7 lazer gravür sistemi kullanarak yüzeye ....

Protokol

Aerogel öncül çözeltileri hazırlanırken, sıcak presle çalışırken ve lazer gravür sistemini kullanırken güvenlik gözlükleri veya gözlükler takılmalıdır. Kalıp temizlerken ve hazırlarken, kimyasal reaktif çözeltisini hazırlarken, çözeltiyi sıcak preste kalıba dökerken ve aerojel kullanırken laboratuvar eldivenleri giyilmelidir. Çözücüler de dahil olmak üzere tüm kimyasallar için Güvenlik Veri Sayfalarını (SDS) onlarla çalışmadan önce okuyun. Tetrametril ortosilikat (TMOS), metanol ve konsantre amonyak ve bu reaktifleri içeren çözeltiler bir duman kaputunda ele alınmalıdır. Boyalar toksik ve/veya kanserojen olabilir, bu nedenle uygun kişisel koruyucu ekipman kullanımı ön....

Sonuçlar

Bu protokol, sanat ve sürdürülebilir bina tasarımı dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere uygulamalar için estetik açıdan hoş aerogel monolitleri hazırlamak için kullanılabilir. Burada kullanılan az miktarda boyanın öncül karışımına dahil etmenin sadece ortaya çıkan aerojel monolitin rengini etkilediği gözlenir; diğer optik veya yapısal özelliklerde değişiklikler gözlenmez.

Tartışmalar

Bu protokol, estetik açıdan hoş aerojel malzemeler hazırlamak için lazer gravür ve boyaların dahil edilmesinin nasıl kullanılabileceğini göstermektedir.

Büyük (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) aerojel monolitler yapmak, aerojellerin kalıba yapışmasını ve büyük çatlakların oluşmasını önlemek için zımparalama, temizleme ve gres uygulaması yoluyla uygun kalıp hazırlamayı gerektirir. Kalıbın öncül çözelti ile doğrudan temas halinde olan parçaları/yakında oluşacak .......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
2000 grit sandpaper	Various
50W Laser Engraver	Epilog Laser		Any laser cutter is suitable
Acetone	Fisher Scientific www.fishersci.com	A18-20	Certified ACS Reagent Grade
Ammonium Hydroxide (aqueous ammonia)	Fisher Scientific www.fishersci.com	A669S212	Certified ACS Plus, about 14.8N, 28.0-20.0 w/w%
Beakers	Purchased from Fisher Scientific		Any glass beaker is suitable.
Deionized Water	On tap in house
Digital balance	OHaus Explorer Pro		Any digital balance is suitable.
Disposable cleaning wipes	Fisher Scientific www.fishersci.com	06-666	KimWipe
Drawing Software	CorelDraw Graphics Suite		CorelDraw
Flexible Graphite Sheet	Phelps Industrial Products	7500.062.3	1/16" thick
Fluorescein	Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com	F2456	Dye content ~95%
Foam paint brush	Various		1-2 cm size
High Vacuum Grease	Dow Corning
Hydraulic Hot Press	Tetrahedron www.tetrahedronassociates.com	MTP-14	Any hot press with temperature and force control will work. Needs maximum temperature of ~550 F and maximum force of 24 tons.
Laser Engraver	Epilogue Laser	Helix - 24	50 W
Methanol (MeOH)	Fisher Scientific www.fishersci.com	A412-20	Certified ACS Reagent Grade, ≥99.8%
Mold	Fabricated in House		Fabricate from cold-rolled steel or stainless steel.
Paraffin Film	Fisher Scientific www.fishersci.com	S37441	Parafilm M Laboratory Film
Rhodamine-6G Rhodamine-6g FlouresceinRhodamine-6g	Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com	20,132-4	Dye content ~95%
Rhodamine-B Rhodamine-6g FlouresceinRhodamine-6g	Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com	R-953	Dye content ~80%
Soap to clean mold	Various
Stainless Steel Foil	Various		.0005" thick, 304 Stainless Steel
Tetramethylorthosilicate (TMOS)	Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com	218472-500G	98% purity, CAS 681-84-5
Ultrasonic Cleaner	FisherScientific FS6	153356	Any sonicator is suitable.
Vacuum Exhaust system	Purex	800i	Any exhaust system is suitable.
Variable micropipettor, 100-1000 µL	Manufactured by Eppendorf, purchased from Fisher Scientific www.fishersci.com	S304665	Any 100-1000 µL pipettor is suitable.