This work is supported by the NSF-EPSCoR (grant #0814194) and the Department of Bioengineering.

<html> 1. Ekipman Set-up <ol><li> 2.45 ul / dk&#39;lık bir akış oranında, iğne ucundan polimer çözeltisinin dağıtılması için 15 psi basıncı ayarlamak için, bir basınç regülatörü aracılığıyla dağıtım sistemi kurma ve pnömatik kaynağına valf kontrolörü ve şırınga haznesinin bağlayın. </li><li> Istikrarlı bir çalışma ortamı (Şekil 2) sağlamak için termal kasasına 3-eksenli robot ve dağıtma sistemi takın. </li><li> Sistem üreticisi tarafından sağlanan Ortak Robot Kontrol Noktaları (JR-C Points) yazılımı yükleyin ve seri haberleşme portu üzerinden bilgisayara 3-eksenli robot bağlayın. </li><li> 3-eksenli robot vana dağıtımı monte edin ve vananın üzerine iğne ucu takın. </li><li> Valf ucu 15 yüksekliğine göre düzlüğü sağlamak için üreticinin talimatlarına göre robotik sahne plakasını Seviye. </li><li> Çevre denetimi eklemek için muhafaza içinde bir geri besleme kontrollü ısıtıcı monte edin. </li></ol>içerik &quot;fo: keep-together.within sayfa =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig2.jpg" /> Şekil 2. (A) bir muhafaza içinde bulunan gerekli aksesuarlarla robotu dağıtım 3-Eksen; ve, (B) görselleştirme için takılı USB mikroskop ile dağıtım vanasının görüntüyü kapatın. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 2. Deneysel Malzemeler ve Kontrol Faktörler <ol><li> Faktörleri ve bunların kombinasyonunu kontrol eder. <ol><li> JR C-Puan yazılım tarafından,% 100 (500 mm / sn) kadar% 1 hızında (5 mm / sn) den besleme hızı değişir. Bu uygulama için, imal etmek% 2 hızı (10 mm / sn) kullanın lif yapıları bu çalışmada sundu. </li><li> Gerekli olan belirli viskozite, yüzey gerilimi ve oynaklık parametrelerini elde etmek için polimer çözeltisi konsantrasyonunu Varyistenen uygulama için. Bu uygulama için, bu çalışmada sunulan elyaf yapıları imal etmek için Klorobenzen çözeltisi içinde% 24 polimetilmetakrilat (PMMA) kullanın. </li><li> Pnömatik hava yoluyla çözüm çıkartmak için 0.02 sn sn 1 ila kontrol vanası dağıtım süresini Vary. Bu uygulama için, bu çalışmada sunulan fiber yapıları imal etmek için 0.02 sn kullanın. </li><li> Polimer çözümleri dağıtmak için yüksek hassasiyetli iğne uçları bir göstergesi boyutunu seçin. Bu uygulama için, bu çalışmada sunulan fiber yapıları imal etmek için bir 30 G (iç çapı (ID) = 152.4 mikron) ucu kullanın. </li><li> Polimer numunesi sabit bir buharlaşma oranı sağlamak için, termal olarak yalıtılmış kutuda 100 ° F ile 70 ° F arası sıcaklık aralığı ayarlayın. Bu uygulama için, bu çalışmada sunulan elyaf yapıları imal etmek için 70 ° C arasında bir sıcaklık kullanılır. </li></ol></li><li> Polimer çözeltilerinin hazırlanması. <ol><li> Karıştırmakpolimetil metakrilat polimer reçineleri (PMMA; 0.72 g), bir kimyasal sıvı başlık altında çözücünün klorobenzen (2.28 g) eklenmiştir. </li><li> Çözelti içinde polimer arzu edilen konsantrasyonu sağlamak için polimer (PMMA) ve bir çözücü (klorobenzen) ağırlığını hesaplamak. Bu uygulama için, bu çalışmada sunulan elyaf yapıları imal etmek için Klorobenzen çözeltisi içinde% 24 polimetilmetakrilat (PMMA) kullanın. </li><li> Bu uygulama için. Polimer tozu / cam şişenin içine reçine istenilen miktarda yerleştirin PMMA ve% 24 oranında bir konsantrasyon elde etmek için PMMA reçine 0.72 g kullanın. </li><li> 3 g toplam ağırlık elde edilinceye kadar pipetle şişe içindeki polimer üzerine solvent aktarın. </li><li> Bir vorteks karıştırıcı kullanılarak 1 dakika için karıştırın ve şişeye ultrasonik tamamen polimer tozu / reçine çözmek için 5 saat boyunca bunları işlemek. </li><li> Berrak kadar ses dalgalarına maruz devam numuneye herhangi bulutluluk veya opaklık varsa, çözümlerin şeffaflık kontrol ediniz. </li></ol></li><li> Polimer çözeltilerinin viskozitesi ölçümü. <ol><li> Koni ve plakalı viskometre ile Ölçü çözeltisi viskoziteleri (ör LVDV-II ve RVDV-II +), 16. </li><li> Yük viskozite ölçümlerinden hataları en aza indirmek için viskometre kalibre viskometre üreticisi tarafından sağlanan bilinen viskozitesi, standart numune (bir gliserin bazlı ve su karışımı), 0.5 mi. Üretici viskozimetre kalibre etmek için standart numunelerin çeşitli sağladı. 100,000 cP viskoziteye sahip gliserin bazlı standart numune kullanılır. </li><li> Sabit bir çalışma sıcaklığında deney sıvısını korumak için Viskozimetre su ceketi bağlayın. </li><li> Milin dönüşünü başlatmak için Açık konumuna On / Off anahtarı hareket ettirerek test sıvısı ölçümü başlatın. Gösterge panelinde tork değeri stabilize edildikten sonra, tork kaydetmek ve milin 1 tork, iğ çarpan sabiti ve hızı arasındaki ilişkiyi kullanarak nihai viskoziteye hesaplamak6 <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq1.jpg" /> viskozite nerede, RPM koni yapıştırılmış mili hızı, TK (LVDV-II +, RVDV-II + için 1 için 0,09373) tork olduğunu, SMC viskozitesi sırasında kullanılan belirli mili bağlıdır mili çarpan sabiti ölçümü. Bu çalışma için, CP-52 mili 9,83 spindle çarpanı sabit olan kullanılmıştır. </li></ol></li><li> Polimer çözeltilerinin yüzey gerilimi ölçümü. <ol><li> Ölçüm yöntemi Wilhelmy tekniğidir. 14 </li><li> Yüksek çözünürlüklü dengesi (ölçek çözünürlük = 0.001 g) üzerinde, bir cam şişe içinde, 1 ml test çözeltileri yerleştirin. Test çözeltileri, bilinen bir çapa sahip bir cam çubuk batırın. </li><li> Yüzeye dokunmamaya ve kısmen sıfır temas test çözümlerine sokmak için bir servo veya step kontrollü lineer aktüatör aracılığıyla çubuk pozisyonunu kontrol edin. </li><li> Monitör ve zaman dengesine kitle ölçüm değişikliği kaydetmekÇözelti yüzeyinden çubuk çıkarılması. </li><li> Kuvvet değişikliği, çubuk üzerinde sıvı çubuk ve temas açısı çevresi ile yüzey gerilimini hesaplayınız. <img alt="Denklem 2" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq2.jpg" /> , θ sıvının temas açısı çubuk üzerinde çubuğun ıslatılmış çevre (L = çapı 10.05 mm = 3.2 mm) olduğu yerde, K çubuğun ucu üzerine deney akışkanının yüzey gerilimi nedeniyle güç değişimdir. </li></ol></li><li> Çözeltilerinin kütle transfer katsayısı ölçümü. <ol><li> Termogravimetrik analiz ile polimer çözeltilerinin kütle transferi katsayılarını ölçün. 14 </li><li> Denge darası önce bir platin plaka üzerine% 24 (ağırlık olarak), PMMA, polimer çözeltisinin yük 30 ul. </li><li> Bölme, programı hedef çözümleri kitle izlemek için 2 saat süreyle istenen çalışma sıcaklığına (70 ° F) çalıştırmak için cihazı havalandırın. </li><li> Solüsyonun kütle değişikliklerden kütle transferi katsayılarının hesaplayın,çözelti / hava ara-yüzü ve yoğunluk alanı. <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/52834/52834eq3.jpg" /> m (t), PMMA çözeltilerinin kütle olduğu, bir çözelti / hava ara alanı (standart plaka için 78.5 mm 2 eşittir), mPOLYMER çözelti içinde polimer kütlesi olup çözeltisinin yoğunluğudur. </li></ol></li></ol> 3. Doğrudan yaz Deney Prosedürü <ol><li> Sistem numune yükleme protokolü Dağıtım. <ol><li> Yük bir şırınga ağzına polimer çözeltisinin 3 mi tutarsız pnömatik basınç dağılımı ortadan kaldırmak için bir şırınga pistonu yerleştirin. </li><li> , Şırınga varil üzerinde giriş hat adaptörünü çevirin kaynak hattı, hava tüpüne bağlayın. </li><li> Deney gerçekleştirmek için hassas iğne ucu istenilen ölçü boyutunu seçin. </li><li> Dağıtım denetleyici panelinde, devleti tasfiye ve tıklayın geçmek &quot;döngüsü&quot; butonuna yani polimer ile dağıtım vanası doldurmak içindökülmesinden kadar iğne ucundan taburcu edildi. </li><li> Programlanmış bir lif yazma prosedürü hazırlanmasında ucundan kalan polimer solüsyonu silin. </li></ol></li><li> 3-eksenli robot ve dağıtım sistemi ile doğrudan yazma polimer lifler. <ol><li> Reçete mikro / mikronaltı elyaf yapısının başlangıç ​​noktasına varsayılan giriş pozisyonundan dağıtma iğne ucu yeniden konumlandırmak için ofset robot evresini belirlemek çizilecek. Z ekseni boyunca çevirir dağıtma sistemi vana dirsek, bir USB mikroskop (büyütme = 200X) monte edin. El ile tam istenilen yere, prefabrik alt tabakaya ya da cihaza valf ucu konumlandırma asist USB mikroskop odaklanarak düğmeyi ayarlayarak dağıtıcı ucu odaklanın. </li><li> İstenen lif yapısı deseni (Şekil 3A, 4A ve 5A) CAD yazılım paketi kullanarak tasarım / oluşturun. Robo Girdi mekansal koordinatları (x, y, z)t JR-Cı CAD programı (Şekil 3B, 4B, 5B) içinde oluşturulan istenilen desen ile ilgili olarak, sıralı bütün başlatma ve bitirme noktası için kontrol yazılımı. 15 </li><li> JR-C yazılımı 15 içinde Robot menüsü altında &quot;C &amp; T Verileri Gönder&quot; linkine tıklayarak robot bilgisayardan tamamlanmış lif yapısı tasarım programı aktarın. </li><li> Yük 3 şırınga varil, boşaltma vanası ve iğne içine bilinen konsantrasyonda (% 24) PMMA çözümü örnek ml set yazılım kontrol vanası kontrolörü ve robot için tüm dağıtım parametreleri. </li><li> Robot sahne merdane üzerine prefabrik substrat yerleştirin polimer çözeltisinin kararsız buharlaşmasını uyarabilir ortam hava akışını önlemek için termal muhafaza kapılarını kapatın. </li><li> JR-C yazılımı robot menüsünü tıklayıp seçerek alt tabaka üzerine lifleri yazmaya başlayın &quot;test çalışan&quot; 15. </li><li> DC püskürtme kaplama altın 2 nm kalınlığında bir tabaka kadar, 2 dakika süre ile iletken bir altın metal tabakası, taramalı elektron mikroskobu liflerin görüntülenmesine olanak vermek üzere çekilen liflerin üzerine yatırılır. </li><li> Taramalı elektron mikroskobunda 17 aracılığıyla elyaf çapını yapısı ve ölçün. Mikroskop parametreleri: Yüksek gerilim seviyesi: 2.00 kV; Amaç: InLens, Çalışma Mesafesi (9.0 mm). </li></ol></li><li> Bir kimyasal akış kaputu altında dağıtma sistemi temizleme işlemini gerçekleştirin. <ol><li> Temizleme işlemi gerçekleştirmek için bir kimyasal akış kaputu dağıtım sistemini yerleştirin. </li><li> Üreticinin protokolüne göre iğne valfı ayırın. </li><li> Tüm parçaları dalmış kadar behere aseton dökün, bir behere tüm metal parçaları yerleştirin. </li><li> Tüm polimer kalıntıları çıkarmak için 30 dakika boyunca ultrasonik bir banyoda behere koyun. </li><li> Akan DI su altında tüm parçaları durulayın, daha sonra kuru onları uçurmak için hava tabancası kullanın. </li></ol></<html> li&gt; </ol><img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig3.jpg" /> 10 mm x 10 mm çerçeve üzerinde tasarlanmış &quot;dörtlü&quot; web yapısının Şekil 3. (A) Örnek, (B) JR-C noktası yazılımı içine girilen üzere sıralı noktadan-noktaya mekansal talimatları. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig3large.jpg" target="_blank">Bir görmek için buraya tıklayınız Bu rakamın büyük bir sürümü.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig4.jpg" /> Şekil 10 mm x 10 mm çerçeve üzerinde tasarlanmış &quot;simetrik&quot; web yapısının 4. (A) Örnek, (B), sıralı noktadan noktaya mekansal talimatlar JR-C noktası yazılımı içine girilen edilecek.&quot;blank&gt; Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig5.jpg" /> 10 mm x 10 mm çerçeve üzerinde tasarlanmış &quot;ikili zigzag&quot; web yapısı, (B) sıralı noktadan noktaya mekansal talimatlar Şekil 5. (A) Örnek JR-C noktası yazılımı içine girilen edilecek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig5large.jpg" target="_blank">görmek için buraya tıklayınız Bu rakamın büyük bir versiyonu.</a>

<ol>
	<li>Andrew, K. E., Glenn, D. P., Simon, M. C., Dietmar, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+Electrospun+Scaffolds+with+Electrosprayed+Hydrogels+Leads+to+Three-Dimensional+Cellularization+of+Hybrid+Constructs.">Combining Electrospun Scaffolds with Electrosprayed Hydrogels Leads to Three-Dimensional Cellularization of Hybrid Constructs.</a> Biomacromolecules. 9 (8), 2097-2103 (2008).</li><li>Cho, S. M., Kim, Y. J., Kim, Y. S., Yang, Y., Ha, S. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+carbon+nanotube-polymer+composite+as+gas+sensing+materials.+Sensors.">The application of carbon nanotube-polymer composite as gas sensing materials. Sensors.</a> Proc. of IEEE. 2, 701-704 (2004).</li><li>Xu, F., Horak, P., Brambilla, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+microfiber+coil+resonator+refractometric+sensor.">Optical microfiber coil resonator refractometric sensor.</a> Optics Express. 15 (12), 7888-7893 (2007).</li><li>Dalton, P. D., Joergensen, N. T., Groll, J., Moeller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterned+melt+electrospun+substrates+for+tissue+engineering.">Patterned melt electrospun substrates for tissue engineering.</a> Biomed. Mater. 3 (3), 034109 (2008).</li><li>Hadjizadeh, A., Doillon, C. J., Vermette, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioactive+polymer+fibers+to+direct+endothelial+cell+growth+in+a+three-dimensional+environment.">Bioactive polymer fibers to direct endothelial cell growth in a three-dimensional environment.</a> Biomacromolecules. 8 (3), 864-873 (2007).</li><li>Xu, C. Y., Inai, R., Kotaki, M., 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=Aligned+biodegradable+nanofibrous+structure:+a+potential+scaffold+for+blood+vessel+engineering.">Aligned biodegradable nanofibrous structure: a potential scaffold for blood vessel engineering.</a> Biomaterials. 25 (5), 877-886 (2004).</li><li>You, Y. M., Lee, B. L. e. e. S. J., Lee, T. S., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+degradation+behavior+of+electrospun+polyglycolide,+polylactide,+and+poly(lactide-co-glycolide).">In vitro degradation behavior of electrospun polyglycolide, polylactide, and poly(lactide-co-glycolide).</a> J. Appl. Polym. Sci. 95 (2), 193-200 (2005).</li><li>Berry, S., 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=Endothelial+cell+scaffolds+generated+by+3D+direct+writing+of+biodegradable+polymer+microfibers.">Endothelial cell scaffolds generated by 3D direct writing of biodegradable polymer microfibers.</a> Biomaterials. 32 (7), 1872-1879 (2011).</li><li>Dalton, A. B., 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=Super-tough+carbon-nanotube+fibres.">Super-tough carbon-nanotube fibres.</a> Nature. 423, 703 (2003).</li><li>Dalton, A. B., 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=Continuous+carbon+nanotube+composite+fibers:+properties,+potential+applications,+and+problems.">Continuous carbon nanotube composite fibers: properties, potential applications, and problems.</a> J. Mater. Chem. , 1-3 (2004).</li><li>Sperling, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Introduction to physical polymer science. , 325-347 (1992).</li><li>Harfenist, S. A., 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=Direct+drawing+of+suspended+filamentary+micro-+and+nanostructures+from+liquid+polymers.">Direct drawing of suspended filamentary micro- and nanostructures from liquid polymers.</a> Nano. Lett. 4 (10), 1931-1937 (2004).</li><li>Yang, R. R., He, J. H., Xu, L., Yu, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bubble-electrospinning+for+fabricating+nanofibers.">Bubble-electrospinning for fabricating nanofibers.</a> Polymer. 50 (24), 5846-5850 (2009).</li><li>Berry, S., 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=Characterization+and+modeling+of+direct-write+fabrication+of+microscale+polymer+fibers.">Characterization and modeling of direct-write fabrication of microscale polymer fibers.</a> Polymer. 52 (7), 1654-1661 (2011).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Janome Desktop Robot JR2000N Series Operation Manual. , (2007).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Brookfield DV-II+ Programmable Viscometer Operating Manual, Manual No. M/97-164-B299. , (1999).</li><li>Flegler, S. L., Heckman, J. W., Klomparens, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Scanning and transmission electron microscopy : an introduction. , (1993).</li><li>Berry, S. M., Pabba, S., Cohn, R. W., Keynton, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct-Write+Drawing+of+Carbon+Nanotube/Polymer+Composite+Microfibers.">Direct-Write Drawing of Carbon Nanotube/Polymer Composite Microfibers.</a> J. Nanomater. 2012, 1-8 (2012).</li><li>Berry, S. M., Roussel, T. J., Cambron, S. D., Cohn, R. W., Keynton, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+suspended+electrokinetic+microchannels+from+directly-written+sacrificial+polymer+fibers.">Fabrication of suspended electrokinetic microchannels from directly-written sacrificial polymer fibers.</a> Microfluid. Nanofluid. 13, 451-459 (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Her bir deneme başlamadan önce, polimer çözeltilerinin viskozitesi, kütle transferi katsayıları ve yüzey gerilimi testi doğru robotu ve dağıtma sistemi istenen polimeri işleme kapasitesine sahip olup olmadığını tespit etmek amacıyla ölçülebilir kritik öneme sahiptir. Bizim grubu ile, daha önce tarif edildiği gibi, polimer çözeltileri, yeterli muhafaza etmelidir: 1) yüzey gerilimi mikron / alt-mikron yapılarına sıvı filaman oluşumunu sağlamak için; 2) viskozite kılcal kırmak dayanacak şekilde; ve, 3) buharlaşma oranı lif katılaşma 18 artırmak için. Bu parametreler arasındaki sinerji başarılı çap belirlenen bir aralık içinde elyafın üretilmesi için bir anahtardır. Aynı zamanda, bu parametrelerin bir istikrarsızlık mikron / alt mikron çaplı elyafların oluşmasını engeller. Lif imalat sırasında bu parametreler arasındaki sinerjiyi korumak için, iğne ve iğne vana iyice doğrudan-yazma s sonra temizlenir sağlamak için önemlidirönlemek için Ession: çözeltinin 1) kirlenmesi; 2) iğne boyunca bir polimer çözelti akış hızında bir azalma; ve iğne ucu polimer boncuk, 3), aşırı büyümesi. Buna ek olarak, ısıtıcı sıcaklık kontrol cihazı, bir polimer çözeltisinin sürekli bir buharlaşma oranını korumak için istenen sıcaklığa ayarlanmış olması gerekir. çatallı kol lifler, Şekil 6-8 destek yapıları daha çapı% 41,% 24 daha büyük,% 59, sırası ile,% 24 PMMA çözeltisi kullanılarak. Bu lifler çizilir hangi mesafeye öncelikle kaynaklanmaktadır. Özellikle, destek yapıları alt-tabakanın tüm eni boyunca çizilen (X ve Y yönlerinde 10.0 mm; çapraz 14.4 mm). Bunun bir sonucu olarak, bu genel olarak süspanse yapıların uzun elyaflardır. çatallı dal yapıları aşağı 2,5 mm 7 mm maksimum uzunluk arasında değişen ölçüde kısadır. Bu kısa elyaf çekme uzunluğu hayır yokt etkin küçük çaplı elyafları üretmek için fiber inceltme işlemi sırasında gerekli olan elyaf suşu neden olur. Öte yandan, daha büyük çaplı teller etkin bir çatallı dal çekme işlemi sırasında uyarılan römorkörcülük ve deformasyon sürdürmek için destek lifleri olarak hizmet için gereklidir. Çatallanma dalları destek lifleri boyunca çizilir gibi, destek lif geometrisinin bir biçimlenme nedeniyle solvent mevcut çizim güçlerinin yanı sıra destek arasındaki arayüzde PMMA polimer lokalize çözülme ve dallı lifleri oluşabilir Polimer çözeltisi. Bu nedenle, bazı durumlarda, destek elyaflar daha büyük bir çapa ve mekanik olarak daha güçlü elyafın üretilmesi için bir polimer, daha yüksek bir konsantrasyon içeren bir polimer çözeltisinden imal edilmesi gerekebilir. Bir desteğin daha geniş ve dallı lif üretmek için mevcut protokol değiştirerek öncelikle üç etkili yöntemler vardırçapları: 1) başlangıçta büyük bir iğne ucundan polimeri dağıtmak (örneğin, 25 G; Kimliği = 254 mikron) desteği lifleri oluşturmak ve daha sonra küçük bir iğne ucu (örneğin, 32 G alışverişi, kimliği = 101.6 mikron) imal etmek Daha küçük dallı lifler; Yukarıda belirtildiği gibi 2), birden fazla polimer konsantrasyonlarının kullanılması; ve yani / veya, 3) ayarlamak ilerleme hızı, besleme hızı küçük çaplı lifleri üreten artırılması ve besleme hızı azalan nerede sahne, erişir hangi hızda geniş çaplı lifleri oluşturur. Bugüne kadar, başarılı bir şekilde 90 nm kadar küçük lifleri imal etmek mümkün olmuştur; Ancak, bu boyutta fiber verim nedeniyle kılcal dağılmasından düşüktür. Otomatik doğrudan yazma işleminin bir sınırlama polimer çözeltisinin sadece bir konsantrasyonu, bir anda tevzi edilebilir olmasıdır. Bu gerek kalmadan geliştirilecek askıya yapıların karmaşıklığı düzeyi kısıtlar: 1) robota ikinci bir dağıtım vanası ekleyin;veya, 2) Mevcut valfini çıkarın ve ek zaman alır ikinci polimer solüsyonu, dağıtım öncesi temizlik protokolü (Kısım 3.4) gerçekleştirin. İkinci sınırlama sistemi ulaşma yeteneğine sahiptir maksimum ilerleme hızı 500 mm / sn olan ilerleme hızı (ya da baskı hızı) &#39;dir. Ancak, besleme hızı ve lif oluşumu arasında bir tercih söz konusudur. Atalet kuvvetleri (besleme hızına bağlı kuvvetleri) yüzey gerilimi kuvvetlerinin ve polimer çözeltisinin bir buharlaşma hızına daha büyük olan özel olarak, fiber oluşumu oluşmaz. Besleme hızı çok düşükse, diğer yandan, lifler, önce, ve uzama işlemi sırasında aşırı buharlaşma kırılma olacaktır. Üçüncü olarak, elyaf yapısı ve boyutları sırasıyla x, y ve z istikametlerinde robotun aşamasında çalışma aralığında, örneğin, 200 mm, 200 mm ve (10 um konumsal bir doğrulukla) 25 mm ile sınırlıdır. Bununla birlikte, bu süreç (fiber l yüksek en boy oranı oluşmasını sağlayacak yokength: çap) elyafları olabilecektir. Stratejik yüksek karmaşıklık serbestçe asılı yapılarını oluşturmak için yeteneği oluşturma, dağıtma uç boyutu ve daha geniş bir lif çapı aralığı için izin verecek polimer çözeltisi konsantrasyonunu değişen. Yukarıda belirtilen protokoller izlenerek, mikron ve mikron altı çapı polimer lifleri başka, ıslak, kuru ya da Elektrospinning işlemler ile kontrol edilemez Polimer çözeltilerin yüzey gerilimi tahrik edilen akışkan mekaniği, yararlanarak aralıklı kontrolünün yüksek düzeyde elde edilebilir . Önceki çalışma 8,19, biz bu tekniğin karmaşık mikro / submikron akışkan cihazlar 19 ve biyomühendislik iskeleleri 8 imal etmek için kullanılabilir olduğunu biliyorum. Bu ucuz ve kolay bir tekniktir birçok yönden geleneksel planya fabrikasyon yöntemleri üzerinde kendi avantajları vardır.

Son birkaç on yıl gibi ıslak eğirme, kuru eğirme ve elektrospinning olarak fabrikasyon teknikleri, çeşitli boyunca, çeşitli ve biyolojik sağlam, kimya, elektrik ve mekanik özelliklere sahip yeni polimer 1-12 lif yapılarını oluşturmak için istihdam edilmiştir. Bu eğirme teknikleri üç boyutlu lifler süspansiyon üretme yeteneğine sahiptir, ancak, bunlar, bu işlemler vasıtasıyla elyaf birikim doğada rastgele olduğundan tam olarak üç boyutlu lif yönünü kontrol etmek için yetenekleri açısından sınırlıdır. Buna ek olarak, bu teknikler, elyaf üretimi için boyutsal aralığında sınırlıdır; nanometre onlarca tek mikron ila 13 arasında değişen çaplara sahip verim fiberleri Elektrospinning ise özel olarak ise, kuru ve ıslak eğirme ile üretilen elyaf, onlarca mikron yüzlerce çapı değişebilir. 3 boyutlu uzayda lif oryantasyonu daha hassas kontrol sağlamak için, bizim grup kendini geliştirdi-assemble veya doğrudan daha sonra içi boş kılcal dışında bir polimerik malzeme çıkarır ve &quot;doğrudan-yazma&quot; lif üretim süreci yüzey gerilimi odaklı akışkan mekaniği 14 sömürerek öngörülebilir lif çapları içine katılaşmaya ince ve bireysel filamentler çizer. Lif konumu ve çapı kontrol seviyesini artırmak için Bizim ilk doğrudan yazma sistemi Ultra Yüksek Hassas micromilling Makinası (Şekil 1) yapılmış bir özel başkanına bağlı bir özel fabrikasyon yaylı şırınga dağıtım sistemi oluşuyordu. UHPMM X ve Y yönlerinde 1.25 nm ve programlı mikron ve alt mikron ölçekli teller ve yapılar oluşturmak için kontrol edildi Z yönünde 20 nm&#39;lik bir konumsal çözünürlüğe sahip bir sahne vardı. Bu özel direkt yazma sisteminin bir sınırlama iğne ucu sayesinde polimer çözeltisinin akış kontrol eksikliği oldu. Yaylı dağıtma sistemi başarıyla sabit flo oluşturulan rağmenucundan w, polimer çözeltisinin sürekli genişleyen küresel boncuk çevresel koşullara bağlı olarak boyut ve hacim olarak değiştirilebilir şırınga ucu, bir çıkış oluşturulmuştur. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig1.jpg" /> Şekil Ultra Yüksek Hassasiyetli micromilling Makine 1. Resim:. Mikron / mikronaltı ölçekli yapılarını imalatı kullanılan ilk doğrudan yazma sistemi <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig1large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Bu kaynak boncuk tutarsızlığı art arda reçete çapta telleri imal sistemin yeteneğini etkiledi. Yapıların başarılı bir şekilde, bu doğrudan yazma işlemi kullanılarak elde edilmiştir de olsa, polimer çözeltisinin akış kontrol artırarak sürecinin artırılması fazla taşlı izin verecektirse, şırınga ucunda boncuk boyutu düzenlenmesi yoluyla lif çapları reçete. Böylece, bu çalışma tam reçete oluşturmak için polimer çözelti akış hızı ve uç boncuk boyutunu kontrol etmek için pnömatik olarak çalıştırılan dağıtıcı vana, mikron / alt-mikron asılı yapılar ile 3 eksenli otomatik dağıtım sisteminin uygulanmasını açıklar.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<colgroup>
		<col span="2" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr>
			<td>ROBOT DR2203N 3 AXES 200MM X 200MM</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7023145</td>
			<td>3-Axis Robot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CONTROLLER 7100, DISPENSE VALVE</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7015340</td>
			<td>Valve Controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MICRODOT VALVE</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7021233</td>
			<td>Microdot Valve</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROBOT ACC FIXTURE PLATE 200MM</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7028276</td>
			<td>Fixture Platen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROBOT ACC DRN / DSRN POINTS SOFTWAR</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7023144</td>
			<td>JR-C Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROBOT MOUNT VALVE UNIVERSAL</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7028273</td>
			<td>Microdot Valve Mount</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 PSI BARREL PRESS. REGULATOR</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7020585</td>
			<td>Barrel Regulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KIT O BRL/PIST 5CC CL/WH 40</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7012096</td>
			<td>5CC Barrels with Pistons</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ADAPTER ASM O 5CC BL</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7012054</td>
			<td>Pneumatic Barrel Adapter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TIP 30GA .006X.25 LAVNDR 50PC</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7018424</td>
			<td>30 GA Needle Tip (0.250&#34; length)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric Baseboard Heater (500W, 30&#34; length)</td>
			<td>Cadet</td>
			<td>2F500</td>
			<td>Heater</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature Controller with Timer</td>
			<td>Control Company</td>
			<td>130726596</td>
			<td>Temperature Controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>eScope USB Microscope</td>
			<td>OiTez</td>
			<td>DP-M02</td>
			<td>200X USB Microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(methyl methacrylate)</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>182265-500G</td>
			<td>PMMA Powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorobenzene</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>284513</td>
			<td>Solvent to dissolve PMMA</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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.

Şekiller 3-5a ve yukarıdaki B tanımlanan ilgili tasarımları ve JR Cı-nokta algoritmaları her biri için, 3-eksenli bir robot ve doğrudan yazma yöntemi ile üretilen gerçek yapıları görüntüleri Şekil 6A, 7A ve 8A&#39;da gösterilmiştir. Elde edilen görüntülerde görüleceği üzere, üç-boyutlu, serbest asılı liflerin kesin noktalarını ve kesişme noktalarını sonlandırma / başlatma dahil olmak üzere reçete mekansal konumlara dağıtıcı ucu işleyerek substratlar üzerine başarılı bir şekilde &quot;yazılı&quot; olmuştur. Bu rakamlar takmalar tam 3 boyutlu uzayda lif oryantasyonu (Şekil 6B, 7B ve 8B) kontrol etme sistemin yeteneğini göstermek askıya liflerin, kesişme noktalarını büyütmek. <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig6.jpg" /> Şekil 6 (A) &#39;Op<html> tek bir çatallı lif (289X büyütme (B) SEM görüntüsünü (Ölçek çubuğu = 1 mm 15X optik büyütme); askıya web yapısı 2 destek lifleri (çapraz) ve 12 çatal dallı PMMA lifleri olan uydurma &quot;quad&quot; nin kortikal görüntü ölçeği bar = 100 um). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig7.jpg" /> Şekil 7. (A) 1 destek fiber (yatay) ve 11 çatal dallı PMMA lifleri olan uydurma &quot;simetrik&quot; askıya web yapısının Optik görüntü, tek bir çatallı bir (15X optik büyütme ölçek çubuğu = 1 mm), (B) SEM görüntüsü lif (107X büyütme, ölçek çubuğu = 100 mikron).52834fig7large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 8," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig8.jpg" /> (; Ölçek çubuğu = 1 mm 15X optik büyütme), (B) tek SEM görüntüsünü Şekil 8. (A) fabrikasyon &quot;ikili chevron&quot; Optik görüntü 1 destek fiber (yatay) ve 22 çatal dallı PMMA lifleri olan web yapısı askıya çatallı lif. (80X büyütme, ölçek çubuğu = 100 mikron) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig8large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Şekil 9 görüntüler 3-eksenli robot ve dağıtım sistemi serbestçe asılı web benzeri yapılar üretebilir hangi lif üretimi sıralı noktadan-noktaya düzenin görünümü kadar kapatın. p<html> sayılarla görüntülenen olymer temas noktaları yukarıda Şekil 3B başvurulan JR-C yazılımı programlı başlatılması ve sona noktalara gelmektedir. oklar robot yörüngesini temsil etmektedir. farklı boyutlarda telleri imal doğrudan yazma sistemin becerisini göstermektedir 10 görüntüler mikron ve mikron altı polimer lifler, Şekil. <img alt="Şekil 9," src="/files/ftp_upload/52834/52834fig9.jpg" /> Mikron ve mikron altı polimer lifler (29x büyütme, ölçek çubuğu = 200 mikron) çizmek için sıralı noktadan-noktaya imalat siparişi gösteren Şekil 9. SEM görüntüsü. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig9large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 2834 / 52834fig10.jpg &quot;/&gt; Şekil 10. SEM mikron (6.5 mikron) ve alt mikron (555 nm)% 20 konsantrasyon PMMA polimer çözeltisi kullanılarak çizilen liflerin görüntüsü. (2,270X büyütme, ölçek çubuğu = 2 mikron) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig10large.jpg" target="_blank">tıklayınız daha büyük bir versiyonunu görmek için Bu rakam.</a> Polimer elyaf uzunluğu ve çapı, taramalı elektron mikroskobu kullanılarak ölçüldü. Tablo 1, çatallı dal elyaflar ve destek liflerine karşılık gelen, yukarıda Şekiller 6-8 sunulan her bir eşsiz yapısı için ortalama tel çapı gösterir. Tablo 2&#39;de ölçüldü polimer parametreler Yukarıda belirtildiği yapılar imal etmek yararlanılmıştır% 24 PMMA çözümleri. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td> Şekil 6&#39;da yapı çapı</td><td> Şekil 7&#39;de yapı çapı </td><td> Şekil 8&#39;de yapı çapı </td></tr><tr><td> Destek lifler </td><td> 8.65 ± 1.43 mikron </td><td> 9.39 ± 1.23 mikron </td><td> 9.31 ± 1.65 mikron </td></tr><tr><td> Şube lifler </td><td> 20.96 ± 3.35 mikron </td><td> 15.92 ± 1.44 mikron </td><td> 12.24 ± 5.42 mikron </td></tr></tbody></table> % 24 PMMA çözümü için Şekil 6-8 gösterildiği asılı destek ve şube liflerin Tablo 1. Ortalama çapları. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td> % 24 PMMA </td></tr><tr><td> Viskozite (Pa * sn) </td><td> 35.19 </td></tr><tr><td> Yüzey Gerilimi (mN / m) </td><td> 262,01 </td></tr><tr><td&gt; Kütle Transferi Katsayısı (m / sn) </td><td> 8.59 x 10 -8 </td></tr></tbody></table> Bu çalışmada sunulan fiber yapıları imal etmek yararlanılmıştır% 24 PMMA çözümleri Tablo 2. Polimer parametreleri.

Watch this Scientific Journal Video about Prescribed 3-D Direct Writing of Suspended Micron/Sub-micron Scale Fiber Structures via a Robotic Dispensing System at JoVE.com

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

Burada, biz 3 eksenli dağıtım sistemi vasıtasıyla otomatik direkt yazma prosedürü yoluyla üretilen özgürce askıya mikron / alt mikron ölçekli polimer lifler ve &quot;web-like&quot; yapılar imal etmek için bir protokol mevcut.

Asma Micron / Sub-mikron Ölçeği Fiber Yapıların 3-D Doğrudan Yazma Robotik Dağıtım Sistemi aracılığıyla Prescribed

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

prescribed-3-d-direct-writing-suspended-micronsub-micron-scale-fiber

Research

JoVE Journal

Engineering

7.9K Görüntüleme.  University of Louisville.  Burada, biz 3 eksenli dağıtım sistemi vasıtasıyla otomatik direkt yazma prosedürü yoluyla üretilen özgürce askıya mikron / alt mikron ölçekli polimer lifler ve "web-like" yapılar imal etmek için bir protokol mevcut. 

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

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

Silikon Doğrudan Gofret Yapıştırma ile Tek tip Nano ölçekli Boşlukların İmalatı

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Mühendislik

Writing and Low-Temperature Characterization of Oxide Nanostructures

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions. Oxide interfaces exhibit a wide range of properties that can be controlled include conduction, piezoelectric behavior, ferromagnetism, superconductivity and nonlinear optical properties. Recently, methods for controlling these properties at extreme nanoscale dimensions have been discovered and developed. Here are described explicit step-by-step procedures for creating LaAlO3/SrTiO3 nanostructures using a reversible conductive atomic force microscopy technique. The processing steps for creating electrical contacts to the LaAlO3/SrTiO3 interface are first described. Conductive nanostructures are created by applying voltages to a conductive atomic force microscope tip and locally switching the LaAlO3/SrTiO3 interface to a conductive state. A versatile nanolithography toolkit has been developed expressly for the purpose of controlling the atomic force microscope (AFM) tip path and voltage. Then, these nanostructures are placed in a cryostat and transport measurements are performed. The procedures described here should be useful to others wishing to conduct research in oxide nanoelectronics.

Oxide nanostructures provide new opportunities for science and technology. The interfacial conductivity between LaAlO3 and SrTiO3 can be controlled with near-atomic precision using a conductive atomic force microscopy technique. The protocol for creating and measuring conductive nanostructures at LaAlO3/SrTiO3 interfaces is demonstrated.

Yazma ve Oksit Nanoyapıların Düşük Sıcaklık Karakterizasyonu

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions.  Oxide ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.

We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.

Çok çekirdekli Fibers Bragg Izgaralar Yazma

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most of their thrust with their large foreflippers. This protocol describes a robotic platform designed to study the hydrodynamic performance of the swimming California sea lion (Zalophus californianus). The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;). The kinematics of the sea lion&#39;s propulsive stroke are extracted from video data of unmarked, non-research sea lions at the Smithsonian Zoological Park (SNZ). Those data form the basis of the actuation motion of the robotic flipper presented here. The geometry of the robotic flipper is based a on high-resolution laser scan of a foreflipper of an adult female sea lion, scaled to about 60% of the full-scale flipper. The articulated model has three joints, mimicking the elbow, wrist and knuckle joint of the sea lion foreflipper. The robotic platform matches dynamics properties&#8212;Reynolds number and tip speed&#8212;of the animal when accelerating from rest. The robotic flipper can be used to determine the performance (forces and torques) and resulting flowfields.

A robotic platform is described that will be used to study the hydrodynamic performance&#8212;forces and flowfields&#8212;of the swimming California sea lion. The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;).

Bir Robotik Platform Kaliforniya Deniz Aslan Foreflipper Eğitim için

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

Three-Dimensional Ultrasonic Needle Tip Tracking with a Fiber-Optic Ultrasound Receiver

Ultrasound is frequently used for guiding minimally invasive procedures, but visualizing medical devices is often challenging with this imaging modality. When visualization is lost, the medical device can cause trauma to critical tissue structures. Here, a method to track the needle tip during ultrasound image-guided procedures is presented. This method involves the use of a fiber-optic ultrasound receiver that is affixed within the cannula of a medical needle to communicate ultrasonically with the external ultrasound probe. This custom probe comprises a central transducer element array and side element arrays. In addition to conventional two-dimensional (2D) B-mode ultrasound imaging provided by the central array, three-dimensional (3D) needle tip tracking is provided by the side arrays. For B-mode ultrasound imaging, a standard transmit-receive sequence with electronic beamforming is performed. For ultrasonic tracking, Golay-coded ultrasound transmissions from the 4 side arrays are received by the hydrophone sensor, and subsequently the received signals are decoded to identify the needle tip&#39;s spatial location with respect to the ultrasound imaging probe. As a preliminary validation of this method, insertions of the needle/hydrophone pair were performed in clinically realistic contexts. This novel ultrasound imaging/tracking method is compatible with current clinical workflow, and it provides reliable device tracking during in-plane and out-of-plane needle insertions.

Accurate and efficient visualization of invasive medical devices is extremely important in many ultrasound-guided minimally invasive procedures. Here, a method for localizing the spatial position of a needle tip relative to the ultrasound imaging probe is presented.

Üç boyutlu ultrasonik iğne ucu ile bir Fiber optik ultrason alıcı izleme

Ultrasound is frequently used for guiding minimally invasive procedures, but visualizing medical devices is often challenging with this imaging modality. ...

Conducting Elevated Temperature Normal and Combined Pressure-Shear Plate Impact Experiments Via a Breech-end Sabot Heater System

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The method enables elevated temperature plate-impact experiments aimed towards probing dynamic behavior of materials under thermomechanical extremes, while mitigating several special experimental challenges faced while performing similar experiments using the conventional plate impact approach. Custom adaptations are made to the breech-end of a single-stage gas-gun at Case Western Reserve University; these adaptations include a precision-machined extension piece made from SAE 4340 steel, which is strategically designed to mate the existing gun-barrel while providing a high tolerance match to the bore and keyway. The extension piece contains a vertical cylindrical heater-well, which houses a heater assembly. A resistive coil heater-head, capable of reaching temperatures of up 1200 &#176;C, is attached to a vertical stem with axial/rotational degrees of freedoms; this enables thin metal specimens held at the front-end of a heat-resistant sabot to be heated uniformly across the diameter to the desired test temperatures. By heating the flyer plate (in this case, the sample) at the breech-end of the gun-barrel instead of at the target-end, several critical experimental challenges can be averted. These include: 1) severe changes in the alignment of the target plate during heating due to the thermal expansion of the several constituents of the target holder assembly; 2) challenges that arise due to the diagnostics elements, (i.e., polymer holographic gratings, and optical probes) being too close to the heated target assembly; 3) challenges that arise for target plates with an optical window, where crucial tolerances between the sample, bond layer, and window become increasingly difficult to maintain at high temperatures; 4) in the case of combined compression-shear plate impact experiments, the need for high-temperature resistant diffraction gratings for the measurement of transverse particle velocity at the free surface of the target; and 5) limitations imposed on the impact velocity necessary for unambiguous interpretation of the measured free surface velocity versus time profile due to thermal softening and possibly yielding of the bounding target plates.By utilizing the adaptations mentioned above, we present results from a series of reverse geometry normal plate impact experiments on commercial purity aluminum at a range of sample temperatures. These experiments show decreasing particle velocities in the impacted state, which are indicative of material softening (decrease in post-yield flow stress) with increasing sample temperatures.

Here, we present a detailed protocol of a new approach for conducting elevated temperature reverse normal plate impact, and combined pressure-and-shear plate impact. The approach involves the use of a breech-end resistive coil heater to heat a sample held at the front-end of a heat-resistant sabot to the desired temperature.

Yüksek sıcaklık Normal yürütülmesi de basınç-makaslama plaka etkisi deneyler makat uç Sabot kalorifer sistemi ile kombine

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The ...

A Random-displacement Measurement by Combining a Magnetic Scale and Two Fiber Bragg Gratings

Long-distance displacement measurements using optical fibers have always been a challenge in both basic research and industrial production. We developed and characterized a temperature-independent fiber Bragg grating (FBG)-based random-displacement sensor that adopts a magnetic scale as a novel transferring mechanism. By detecting shifts of two FBG center wavelengths, a full-range measurement can be obtained with a magnetic scale. For identification of the clockwise and counterclockwise rotation direction of the motor (in fact, the direction of movement of the object to be tested), there is a sinusoidal relationship between the displacement and the center wavelength shift of the FBG; as the anticlockwise rotation alternates, the center wavelength shift of the second FBG detector shows a leading phase difference of around 90&#176; (+90&#176;). As the clockwise rotation alternates, the center wavelength shift of the second FBG displays a lagging phase difference of around 90&#176; (-90&#176;). At the same time, the two FBG-based sensors are temperature independent. If there is some need for a remote monitor without any electromagnetic interference, this striking approach makes them a useful tool for determining the random displacement. This methodology is appropriate for industrial production. As the structure of the whole system is relatively simple, this displacement sensor can be used in commercial production. In addition to it being a displacement sensor, it can be used to measure other parameters, such as velocity and acceleration.

A protocol to create a full-range linear displacement sensor, combining two packaged fiber Bragg grating detectors with a magnetic scale, is presented.

Manyetik Ölçek ve İki Fiber Bragg Gratings Birleştirerek Rastgele Yer Değiştirme Ölçümü

Long-distance displacement measurements using optical fibers have always been a challenge in both basic research and industrial production. We developed ...

Design and Implementation of a Bespoke Robotic Manipulator for Extra-corporeal Ultrasound

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ultrasound. However, limited numbers of robots designed for extra-corporeal ultrasound have been successfully translated into clinical use. In this study, we aim to build a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination, which is lightweight and has a small footprint. The robot is formed by five specially shaped links and custom-made joint mechanisms for probe manipulation, to cover the necessary range of motion with redundant degrees of freedom to ensure the patient&#39;s safety. The mechanical safety is emphasized with a clutch mechanism, to limit the force applied to patients. As a result of the design, the total weight of the manipulator is less than 2 kg and the length of the manipulator is about 25 cm. The design has been implemented, and simulation, phantom, and volunteer studies have been performed, to validate the range of motion, the ability to make fine adjustments, mechanical reliability, and the safe operation of the clutch. This paper details the design and implementation of the bespoke robotic ultrasound manipulator, with the design and assembly methods illustrated. Testing results to demonstrate the design features and clinical experience of using the system are presented. It is concluded that the current proposed robotic manipulator meets the requirements as a bespoke system for extra-corporeal ultrasound examination and has great potential to be translated into clinical use.

This paper introduces the design and implementation of a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination. The system has five degrees of freedom with lightweight joints made by 3D printing and a mechanical clutch for safety management.

Tasarım ve ekstra cismani ultrason için ısmarlama bir robot manipülatör

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ...

A Rapid Method for Modeling a Variable Cycle Engine

The variable cycle engines (VCE) that combine the advantages of turbofan and turbojet engines, are widely considered to be the next generation aircraft engines. However, developing VCE requires high costs. Thus, it is essential to build a mathematical model when developing an aircraft engine, which may avoid a large number of real tests and reduce the cost dramatically. Modeling is also crucial in control law development. In this article, based on a graphical simulation environment, a rapid method for modeling a double bypass variable cycle engine using object-oriented modeling technology and modular hierarchical architecture is described. Firstly, the mathematical model of each component is built based on the thermodynamic calculation. Then, a hierarchical engine model is built via the combination of each component mathematical model and the N-R solver module. Finally, the static and dynamic simulations are carried out in the model and the simulation results prove the effectiveness of the modeling method. The VCE model built through this method has the advantages of clear structure and real-time observation.

Here, we present a protocol to build a component-level mathematical model for a variable cycle engine.

Değişken Çevrim Motoru Modellemek için Hızlı Bir Yöntem

The variable cycle engines (VCE) that combine the advantages of turbofan and turbojet engines, are widely considered to be the next generation aircraft ...

Characterization of SiN Integrated Optical Phased Arrays on a Wafer-Scale Test Station

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for moving mechanical parts. This technology is particularly useful for beam steering applications. Here, we focus on OPAs integrated into SiN photonic circuits for a wavelength in the near infrared. A characterization method of such circuits is presented, which allows the output beam of integrated OPAs to be shaped and steered. Furthermore, using a wafer-scale characterization setup, several devices can easily be tested across multiple dies on a wafer. In this way, fabrication variations can be studied, and high-performance devices identified. Typical images of OPA beams are shown, including beams emitted from OPAs with and without a uniform waveguide length, and with varying numbers of channels. In addition, the evolution of output beams during the phase optimization process and beam steering in two dimensions is presented. Finally, a study of the variation in the beam divergence of identical devices is performed with respect to their position on the wafer.

Here, we describe the operation of a SiN integrated photonic circuit containing optical phased arrays. The circuits are used to emit low divergence laser beams in the near infrared and steer them in two dimensions.

Gofret Ölçekli Test İstasyonunda SiN Entegre Optik Fazlı Dizilerin Karakterizasyonu

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for ...