Name: microfluidic preparation of liquid crystalline elastomer actuators
Uploaded: 2018-05-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators at JoVE.com

Yazarlar bu eser (Ze 230/24-1) finansmanı için Alman Bilim Vakfı teşekkür ederiz.

1. tek kumanda buz parçacıkları sentezi
<ol><li>
Cihaz Montaj Not: mikrosıvısal kurulum için kullanılan tüm HPLC tedarik ve piyasada bulunan malzemelerdir.<ol>
<li>Bir bardak su banyosu yemek donatmak [çapı (D): 190 mm, bağlantıları: iki 29/24 zemin cam eklem flanş montajlı] iki septa ile. Bir tüp ile bir dış çapı (OD) 1/16 inç açılış delikten bir tığ ile her iki septa şiş.</li>
		<li>1/16 inç OD boru ve karşılık gelen yüksük için uygun bir PTFE tüp (tüp 1.1; sonuna eklemek OD: 1/16 inç, iç çapı (ID): 0,17 mm, uzunluğu (M): 5 cm) ve ucu sopa (ca. 1 cm) bir polimid kaplı silis kapiller (ID: 100 µm, OD: 165 µm, L: 7 cm) içine.</li>
		<li>Muhalif birine tüp vida Polieter eter keton silah (göz) paraleldir 1/16 inç OD için tüpler, hangi küçük bir metal masaya monte edilir. Şimdi, kılcal paraleldir dışında bir kaç centemeters çıkıntı. Not: PTFE tüpler en iyi bir tüp kesici yardımı ile kesilir. Kılcal damarlar için sıyırmada taş kullanmak en iyisidir.</li>
		<li>Uygun montaj ve hakla bir ikinci PTFE tüp (tüp 1.2; sonuna eklemek OD: 1/16 inç, ID: 0,75 mm), hangi bir şırınga pompa su banyosu dışında ulaşmak ve paraleldir lateral kol vida için yeterli bir zaman.</li>
		<li>Bir üçüncü PTFE tüp (tüp 1.3; sopa OD: 1/16 inç, ID: 0,17 mm) septa biri aracılığıyla. Tüp 1.3 ikinci bir şırınga pompa su banyosu içinde tüp 1.1 ile bağlamak için yeterince uzun olmalıdır. 1/16 inç OD boru iki kadın radarı kilitlerine sırasıyla Tüpler 1.1 ve 1.3, yedek sonuna ekleyin.</li>
		<li>Hazırlamak bir dördüncü PTFE tüp (polimerizasyon tüp 1.4; OD: 1/16 inç, ID: 0,75 mm) ile uygun bir artı yüksük ve ikinci septum ile sopa. Tüp 1.4 su banyo bırakırsanız ve bir hassas plaka ısıtma geçmek yeterince uzun olmalıdır. Tüp 1.4 yolu ile onun uydurma paraleldir kalan koluna bağlamak ve cam sonu kılcal tüp içine yerleştirin.</li>
		<li>Bir termometre ile donatılmış bir sıcak tabakta su banyosu koymak, yapışkan bant tüp 1.4 plaka ısıtma hassas üstüne düzeltmek için kullanın ve 5 mL Cam şişe tüp 1.4 sonuna eklemek. Sürekli aşama ile dolu bir şırınga için tüp 1.2 ucunu takın (silikon yağı; viskozite: 1.000 m2/s), Hidrolik yağ monomer aşama için dolu tüp 1.3 bir şırınga bağlanmak (silikon yağı; viskozite: 100 m2/s) ve her ikisi de takın bir şırınga pompa şırıngalarda. Not: tüpler için şırınga bağlanarak, barb-erkek-radarı-kilit konektörler 3/32 inç kimliği tüpler ile kullanmak için kullanmak en iyisidir.</li>
		<li>Kılcal damar'ın uç üstünde gözlem damlacık oluşumu etkinleştirmek ve UV ışık kaynağı montaj için ayarlanan odak bir stereomicroscope yüklemek (Örneğin., 500 W-Cıva buharlı lamba) ışık koni ile tüp 1,4 üzerinde duruldu.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Monomer karışımı hazırlanması
	<ol>
<li>Monomer karışımı40hazırlamak, 200 mg (4-acryloyloxybutyl) - 2,5 - ekleyin di(4-butyloxybenzoyloxy) benzoat armut biçimli bir 50 mL şişe için.</li>
		<li>7.2 mg 1,6-hexanediol dimethacrylate (10 mol %) ve ethyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphinate (photoinitiator, 3 w %) 6,2 mg şişesi için ekleyin. Yaklaşık 1 mL diklorometan karışımı geçiyoruz. Not: 1.2.2 adımından itibaren., tüm merdiven-meli var olmak kılınmak koşullarda UV ışık-Alerjik (Örneğin, sarı ışık altında).</li>
		<li>Solvent 313 k vakum altında tamamen kaldırmak ve 383 k bir yağ banyosu içinde kalan katı eritebilir.</li>
		<li>3/32 inç kimliği boru ile kullanmak için bir barb-erkek-radarı-kilit konektörle bir şırınga hazırlamak ve PTFE tüp (tüp 1.5; ekleyin OD: 1/8 inç, ID: 1.65 mm) bir bağlantı yolu ile tüp (OD: 1/16 inç, ID: 0,75 mm). Şırınga yardımıyla 1.5 tüp içine monomer karışımı kadar çizin. Not: Monomer miktarı daha az 70 mg. Aksi takdirde olmamalıdır, yeterli monomer karışım tüp içine 1.5 çekmek çok zor olur. Protokol burada duraklatılmış. Eğer öyleyse, tüp bir buzdolabında saklayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Parçacıklar hazırlanması
	<ol>
<li>Erkek radarı kilit 1/8 inç OD boru için tüp 1.5 monomer karışımı içeren her iki ucuna iliştirin. Daha sonra her iki ucunda da tüp 1.5 ile kadın radarı kilitleri Tüpler 1.1 ve 1.3 biter takın. Not: Tüpler sentez önce şırınga pompa tarafından sağlanan sıvılar ile durulanır.</li>
		<li>363 K su banyo sıcaklığı ayarlamak ve 338 K. tabağın sıcaklığa Isıtma hassas ayarla</li>
		<li>Kılcal damar'ın uç polimerizasyon tüp 1.5 merkezidir ve does değil değmek duvar emin olun. Not: burada verilen sıcaklıklar bu monomer karışımı için optimize edilmiştir. Genel olarak, su banyo sıcaklığı monomer karışımı eritmek için yüksek olmalıdır ve ısıtma yüzeyi'nın sıcaklık sıvı kristal faz sıcaklık aralığında olmalıdır.</li>
		<li>Monomer karışımı erimiş sonra sürekli aşama (Qc) debi 1.5 ve 2.0 mL/h arasında bir değere ayarlayın ve akış hızı oranları Qc/qd seçin (Qd Hidrolik yağ/monomer faz debisi =) arasında 20 ve 200. Not: Qc akış oranları için = 1,75 mL/h ve Qd = 0,35 mL/h, D 270 µm ile iyi uyarı parçacıklar gözlenen, örneğin.</li>
		<li>Damlacık oluşumu başladıktan sonra damlacıkları aynı boyutta UV ışık geçiş yapmadan önce kadar bekleyin. Açıklanan monomer karışımı için UV kaynak polimerizasyon tüp 1.4 hassas plaka ısıtma doğru sonundaki yukarıda 1 cm getirin. 5 mL Cam şişe tüp 1.4 sonundaki polimerli parçacıkların farklı kesirleri toplamak. UV ışık altında akan süre damlacıkları renk şeffaf beyaza değiştirir. Dikkat: gözleri korumak için UV koruma gözlük takıyorum.</li>
		<li>Bir kalkan (Örneğin, bir kağıt kutusu), herhangi bir kılcal damar tıkanma önlemek için ışık kaynağı ve su banyosu arasında koy. Not: bir tıkanma polimerizasyon tüp durumunda Isı tabancası tıkanmış bölümüyle ısıtmak için işe yarayabilir.</li>
		<li>Tüm monomer tüketilen sonra kurulum aseton 1.3 tüp içine enjekte edilerek temizleyin.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. çekirdek-kabuk buz parçacıkları sentezi
<ol><li>
Cihaz montajı
	<ol>
<li>Adım 1.1.1 izleyin. Ama bir su banyosu yemek 190 mm D ile kullanın.</li>
		<li>Bir montaj ve hakla Fluorlu etilen propilen (FEP) boru kol her iki ucuna takmak (ID: 395 µm, OD: 1/16 inç, L: 1,55 inç), anılan sıraya göre. İlk olarak, erimiş silis kılcal sopa (ID: 280 µm, OD: 360 µm, L: 8 cm) böyle bir şekilde yaklaşık 3 mm bir tarafı dışarı çıkıntı kol aracılığıyla. O zaman bir daha ince kılcal sopa (ID: 100 µm, OD: 165 µm, L: 11 cm) daha büyük bir ile yani bu kadar çıkıntı birkaç milimetre daha uzun yan dışarı.</li>
		<li>Küçük bir metal masa üzerinde daha büyük kılcal paraleldir ulaşan kısa sonu ile monte edilir bir göz paraleldir 1/16 inç OD tüpler (paraleldir 1) için karşıt kollarından birine kol canı cehenneme.</li>
		<li>PTFE tüp (tüp 2.1; sopa OD: 1/16 inç, ID: 0,17 mm) böyle bir şırınga pompa paraleldir 1 su banyo 's septa biri aracılığıyla bağlamak için yeterince uzun. Su banyosu içinde tüp'ın sonuna bir montaj ve hakla eklenmesi, paraleldir 1 serbest lateral kol için bağlanmak ve daha ince kılcal tüp 2.1 içinde sopa.</li>
		<li>Bir ikinci PTFE tüp (tüp 2.2; hazırlamak OD: 1/16 inç, ID: 0,5 mm) uygun bir ve bir yüksük ve paraleldir 1 yedek koluna bağlayın. Başka bir PTFE tüp (tüp 2.3; sopa OD: 1/16 inç, ID: 0,5 mm) septum tüp 2.1 yanında ikinci bir delikten. Tüp 2.3 başka bir şırınga pompa ile tüp 2.2 bağlamak için yeterince uzun olmalıdır.</li>
		<li>1/16 inç OD boru iki kadın radarı kilitlerine sırasıyla tüpler 2.2 ve 2.3 su banyosu içinde ücretsiz sonuna ekleyin.</li>
		<li>Bir de küçük metal masaya monte edilir bir ikinci PEEK paraleldir (paraleldir 2) karşı silah kol ücretsiz ucunu bağlayın. Hazırlamak bir dördüncü PTFE tüp (tüp 2.4; OD: 1/16 inç, ID: 0,75 mm) montaj artı yüksük. Tüp 2.4 üçüncü bir şırınga pompa su banyosu dışında ulaşmak ve paraleldir 2 lateral kol için bağlamak yeterince uzun.</li>
		<li>Hazırlamak bir beşinci PTFE tüp (polimerizasyon tüp 2,5; OD: 1/16 inç, ID: 0,75 mm) ile uygun bir artı yüksük ve diğer septum ile sopa. Tüp 2.5 su banyo bırakırsanız ve yüksek hassasiyetli plaka ısıtma geçmek yeterince uzun olmalıdır. Tüp 2.5 provası paraleldir kalan kolu ile bağlayın. Şimdi cam kılcal ipuçları 2.5 tüp içinde yer almalıdır.</li>
		<li>Bir termometre ile donatılmış bir sıcak tabakta su banyosu koymak, yapışkan bant tüp 2,5 üstüne bir hassas plaka ısıtma düzeltmek için kullanın ve 5 mL Cam şişe tüpün sonuna ekleyin. Gliserol (iç faz) ile dolu bir şırınga için tüp 2.1 ucunu takın, monomer aşama için hidrolik yağ ile dolu tüp 2.3 bir şırınga bağlanmak (silikon yağı; viskozite: 100 m2/s), dolu ile sürekli aşama (tüp 2.4 bir şırınga bağlanmak silikon yağı; viskozite: 1.000 m2/s) ve enjektör pompaları tüm şırıngalarda takın.</li>
		<li>Takip adım 1.1.7., ama tüp 2.5 tüp 1.4 yerine okuyun.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Monomer karışımı hazırlanması
	<ol>
<li>1.2 tüm adımlarını izleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Çekirdek kabuğu parçacıklar hazırlanması
	<ol>
<li>1/8 inç OD tüpler için bir erkek radarı kilit monomer karışımı, sırasıyla içeren tüp her iki ucuna iliştirin. Daha sonra her iki ucunda da bu tüp tüpler 2.2 ve 2.3 ucunda kadın radarı kilitleri ile bağlayın.</li>
		<li>Adımları 1.3.2-1.3.4 izleyin.</li>
		<li>Damlacık oluşumu ile stereo mikroskop gözlemlemek.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Janus buz parçacıkları sentezi
<ol><li>
Cihaz montajı
	<ol>
<li>Adım 1.1.1 izleyin.</li>
		<li>Bir montaj ve hakla bir FEP boru kol her iki ucuna takmak (ID: 395 µm, OD: 1/16 inç, L: 1,55 inç), anılan sıraya göre. İki yüzeylere hizalanmış erimiş silis kılcal sopa (ID: 100 µm, OD: 165 µm, L1: 8 cm, L2: 11 cm) kol aracılığıyla. Kısa kılcal 3 mm kol bir tarafı dışarı dışarı çıkar. Kol diğer tarafında, her iki kılcal damarlar aynı uzunluğa sahip.</li>
		<li>Süper yapıştırıcı koyarak tarafından kılcal kol bir ucunda tutkal ve tedavi kadar bekleyin.</li>
		<li>İki göz eklemlerde kol karşı silah birine sırasıyla vidalama ile bağlanmak ve bir küçük metal masa üstünde her ikisi bağlayabilirsiniz.</li>
		<li>Adımları 2.1.4-2.1.7 izleyin.</li>
		<li>Hazırlamak bir beşinci PTFE tüp (Tüp 3.5; OD: 1/16 inç, ID: 0,75 mm, l: 5 cm) ile uygun bir artı yüksük ve paraleldir 2 kalan kolu ile bağlayın. Her iki ipuçları cam kapiller Tüp 3.5 içinde yer alır.</li>
		<li>Başka bir PTFE tüp (Tüp 3.6; sopa OD: 1/16 inç, ID: 0,5 mm) diğer septum aracılığıyla. Tüp 2.6 su banyo bırakırsanız ve bir hassas plaka ısıtma geçmek yeterince uzun olmalıdır. 3.5 ve 3.6 tüpleri ile 1/16 inç OD boru sistemleri montaj bağlayın.</li>
		<li>Bir termometre ile donatılmış bir sıcak tabakta su banyosu koymak, yapışkan bant Tüp 3.6 bir hassas plaka ısıtma üstüne düzeltmek için kullanın ve 5 mL Cam şişe tüpün sonuna ekleyin. Bir sulu monomer karışımı (aq monomer faz) ile dolu bir şırınga için tüp 3.1 ucunu takın, LC-monomer aşama için hidrolik yağ ile dolu Tüp 3.3 bir şırınga bağlanmak (silikon yağı; viskozite: 100 m2/s), dolu Tüp 3.4 bir şırınga bağlanmak sürekli aşama ile (silikon yağı; viskozite: 1.000 m2/s) ve enjektör pompaları tüm şırıngalarda takın.</li>
		<li>Adım 1.1.8 izleyin ama tüp 3.6 tüp 1.4 yerine okuyun.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Sıvı kristal (LC) monomer karışımı hazırlanması
	<ol>
<li>1.2 tüm adımlarını izleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Sulu monomer karışımı hazırlanması
	<ol>
<li>40 wt % akrilamid distile su çözeltisi hazırlamak. 10 mol % crosslinking aracısı eklemek N, N'-methylenebis(acrylamide) ve Başlatıcı 2-hidroksi-2-methylpropiophenone çözüme 2 wt %. (Her iki akrilamid ile ilgili tutarlardır.) Not: sulu monomer karışımı viskozite yükseltmek için polyacrylamide eklenebilir.</li>
		<li>RT 24 h için karışımı ilave edin ve daha sonra 1 mL şırınga doldurun.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Janus parçacıklar hazırlanması
	<ol>
<li>1/8 inç OD tüpler için bir erkek radarı kilit LC monomer karışımı, sırasıyla içeren tüp her iki ucuna iliştirin. Daha sonra her iki ucunda da bu tüp ile kadın radarı kilitleri tüpler 3.2 ve 3.3 biter takın.</li>
		<li>Adımları 1.3.2-1.3.4 izleyin.</li>
		<li>Damlacık oluşumu ile stereo mikroskop gözlemlemek.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. analiz parçacıkların
<ol><li>Sıcak sahne görüntüleme yazılımı olan bir bilgisayara bağlı bir optik mikroskop altına koymak parçacıklar. Parçacıklar çalıştırma analiz, yukarıda ve onların faz geçiş sıcaklığının altında sıcaklıklarda fotoğraf çekmek ve onların ö ölçmek için Not: Bir damla silikon yağı parçacıklar nesnenin slaytta yapışmasını önler.</li>
	<li>Parçacıklar takas sıcaklık tahmin etmek için hangi onların birefringence polarize optik mikroskopla (POM) partikülleri kaybetmek sıcaklığı belirlemek.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Ohm, C., Fleischmann, E. K., Kraus, I., Serra, C., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+the+properties+of+micrometer-sized+actuators+from+liquid+crystalline+elastomers+prepared+in+a+microfluidic+setup.">Control of the properties of micrometer-sized actuators from liquid crystalline elastomers prepared in a microfluidic setup.</a> Advanced Functional Materials. 20 (24), 4314-4322 (2010).</li><li>Urbanski, 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=Liquid+crystals+in+micron-scale+droplets,+shells+and+fibers.">Liquid crystals in micron-scale droplets, shells and fibers.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 29 (13), 133003 (2017).</li><li>Hessberger, T., Braun, L., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+synthesis+of+actuating+microparticles+from+a+thiol-ene+based+main-chain+liquid+crystalline+elastomer.">Microfluidic synthesis of actuating microparticles from a thiol-ene based main-chain liquid crystalline elastomer.</a> Polymers (Basel). 8 (12), (2016).</li><li>Palagi, 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=Structured+light+enables+biomimetic+swimming+and+versatile+locomotion+of+photoresponsive+soft+microrobots.">Structured light enables biomimetic swimming and versatile locomotion of photoresponsive soft microrobots.</a> Nature Materials. , 1-8 (2016).</li><li>Ohm, C., Brehmer, M., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+crystalline+elastomers+as+actuators+and+sensors.">Liquid crystalline elastomers as actuators and sensors.</a> Advanced Materials. 22, 3366-3387 (2010).</li><li>White, T. J., Broer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Programmable+and+adaptive+mechanics+with+liquid+crystal+polymer+networks+and+elastomers.">Programmable and adaptive mechanics with liquid crystal polymer networks and elastomers.</a> Nature Materials. 14 (11), 1087-1098 (2015).</li><li>Liu, D., Broer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+crystal+polymer+networks:+preparation,+properties,+and+applications+of+films+with+patterned+molecular+alignment.">Liquid crystal polymer networks: preparation, properties, and applications of films with patterned molecular alignment.</a> Langmuir. 30 (45), 13499-13509 (2014).</li><li>Ube, T., Ikeda, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photomobile+polymer+materials+with+crosslinked+liquid-crystalline+structures:+molecular+design,+fabrication,+and+functions.">Photomobile polymer materials with crosslinked liquid-crystalline structures: molecular design, fabrication, and functions.</a> Angewandte Chemie International Edition in English. 53 (39), 10290-10299 (2014).</li><li>Zentel, R., Schmidt, G. F., Meyer, J., Benalia, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-ray+investigations+of+linear+and+cross-linked+liquid-crystalline+main+chain+and+combined+polymers.">X-ray investigations of linear and cross-linked liquid-crystalline main chain and combined polymers.</a> Liquid Crystals. 2 (5), 651-664 (1987).</li><li>Kapitza, H., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+liquid-crystalline+polymers+with+chiral+phases,+2+Lateral+substituents.">Combined liquid-crystalline polymers with chiral phases, 2 Lateral substituents.</a> Macromolecular Chemistry and Physics. 189, 1793 (1988).</li><li>Li, M. -. H., Keller, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artificial+muscles+based+on+liquid+crystal+elastomers.">Artificial muscles based on liquid crystal elastomers.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society A. Mathematical, Physical, and Engineering Sciences. 364 (1847), 2763-2777 (2006).</li><li>Wiesemann, A., Zentel, R., Pakula, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redox-active+liquid-crystalline+ionomers:+1.+Synthesis+and+rheology.">Redox-active liquid-crystalline ionomers: 1. Synthesis and rheology.</a> Polymer (Guildford). 33 (24), 5315-5320 (1992).</li><li>Pei, Z., Yang, Y., Chen, Q., Terentjev, E. M., Wei, Y., Ji, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouldable+liquid-crystalline+elastomer+actuators+with+exchangeable+covalent+bonds.">Mouldable liquid-crystalline elastomer actuators with exchangeable covalent bonds.</a> Nature Materials. 13 (1), 36-41 (2014).</li><li>Wang, Z., Tian, H., He, Q., Cai, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reprogrammable,+reprocessible,+and+self-healable+liquid+crystal+elastomer+with+exchangeable+disulfide+bonds.">Reprogrammable, reprocessible, and self-healable liquid crystal elastomer with exchangeable disulfide bonds.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 9 (38), 33119-33128 (2017).</li><li>Chambers, M., Finkelmann, H., Rem&#353;kar, M., S&#225;nchez-Ferrer, A., Zalar, B., &#381;umer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+crystal+elastomer-nanoparticle+systems+for+actuation.">Liquid crystal elastomer-nanoparticle systems for actuation.</a> Journal of Materials Chemistry. 19 (11), 1524-1531 (2009).</li><li>Braun, L. B., Linder, T., Hessberger, T., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+a+crosslinker+containing+an+azo+group+on+the+actuation+properties+of+a+photoactuating+LCE+system.">Influence of a crosslinker containing an azo group on the actuation properties of a photoactuating LCE system.</a> Polymers.(Basel). 8 (12), 435 (2016).</li><li>Braun, L. B., Hessberger, T., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+synthesis+of+micrometer-sized+photoresponsive+actuators+based+on+liquid+crystalline+elastomers.">Microfluidic synthesis of micrometer-sized photoresponsive actuators based on liquid crystalline elastomers.</a> Journal of Materials Chemistry C. 4, 8670-8678 (2016).</li><li>Ikeda, T., Mamiya, J. I., Yu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photomechanics+of+liquid-crystalline+elastomers+and+other+polymers.">Photomechanics of liquid-crystalline elastomers and other polymers.</a> Angewandte Chemie International Edition. 46, 506-528 (2007).</li><li>Zeng, H., Wani, O. M., Wasylczyk, P., Kaczmarek, R., Priimagi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-regulating+iris+based+on+light-actuated+liquid+crystal+elastomer.">Self-regulating iris based on light-actuated liquid crystal elastomer.</a> Advanced Materials. 29 (30), 1-7 (2017).</li><li>K&#252;pfer, J., Finkelrnann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nematic+liquid+single+crystal+elastomers.">Nematic liquid single crystal elastomers.</a> Macromolecular Rapid Communications. 12, 717-726 (1991).</li><li>Bergmann, G. H. F., Finkelmann, H., Percec, V., Zhao, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid-crystalline+main-chain+elastomers.">Liquid-crystalline main-chain elastomers.</a> Macromolecular Rapid Communications. 18 (5), 353-360 (1997).</li><li>Li, M. H., Keller, P., Yang, J., Albouy, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+artificial+muscle+with+lamellar+structure+based+on+a+nematic+triblock+copolymer.">An artificial muscle with lamellar structure based on a nematic triblock copolymer.</a> Advanced Materials. 16 (21), 1922-1925 (2004).</li><li>Brehmer, M., Zentel, R., Wagenblast, G., Siemensmeyer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ferroelectric+liquid-crystalline+elastomers.">Ferroelectric liquid-crystalline elastomers.</a> Macromolecular Chemistry and Physics. 195 (6), 1891-1904 (1994).</li><li>Beyer, P., Terentjev, E. M., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monodomain+liquid+crystal+main+chain+elastomers+by+photocrosslinking.">Monodomain liquid crystal main chain elastomers by photocrosslinking.</a> Macromolecular Rapid Communications. 28 (14), 1485-1490 (2007).</li><li>Ditter, D., 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=MEMS+analogous+micro-patterning+of+thermotropic+nematic+liquid+crystalline+elastomer+films+using+a+fluorinated+photoresist+and+a+hard+mask+process.">MEMS analogous micro-patterning of thermotropic nematic liquid crystalline elastomer films using a fluorinated photoresist and a hard mask process.</a> Journal of Materials Chemistry C. 5, 12635-12644 (2017).</li><li>Lopez-Valdeolivas, M., Liu, D., Broer, D. J., S&#225;nchez-Somolinos, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=4D+printed+actuators+with+soft-robotic+functions.">4D printed actuators with soft-robotic functions.</a> Macromolecular Rapid Communications. 1700710, 3-9 (2017).</li><li>Ohm, C., Kapernaum, N., Nonnenmacher, D., Giesselmann, F., Serra, C., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+synthesis+of+highly+shape-anisotropic+particles+from+liquid+crystalline+elastomers+with+defined+director+field+configurations.">Microfluidic synthesis of highly shape-anisotropic particles from liquid crystalline elastomers with defined director field configurations.</a> Journal of the American Chemical Society. 133 (14), 5305-5311 (2011).</li><li>Ohm, C., 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=Preparation+of+actuating+fibres+of+oriented+main-chain+liquid+crystalline+elastomers+by+a+wetspinning+process.">Preparation of actuating fibres of oriented main-chain liquid crystalline elastomers by a wetspinning process.</a> Soft Matter. 7, 3730 (2011).</li><li>Hessberger, T., 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=Co-flow+microfluidic+synthesis+of+liquid+crystalline+actuating+Janus+particles.">Co-flow microfluidic synthesis of liquid crystalline actuating Janus particles.</a> Journal of Materials Chemistry C. 4, 8778-8786 (2016).</li><li>Fleischmann, E. -. K., Liang, H. -. L., Kapernaum, N., Giesselmann, F., Lagerwall, J., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-piece+micropumps+from+liquid+crystalline+core-shell+particles.">One-piece micropumps from liquid crystalline core-shell particles.</a> Nature Communications. 3, 1178 (2012).</li><li>Khan, I. U., 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=Microfluidic+conceived+drug+loaded+Janus+particles+in+side-by-side+capillaries+device.">Microfluidic conceived drug loaded Janus particles in side-by-side capillaries device.</a> International Journal of Pharmaceutics. 473 (1-2), 239-249 (2014).</li><li>Vennes, M., Martin, S., Gisler, T., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anisotropic+particles+from+LC+polymers+for+optical+manipulation.">Anisotropic particles from LC polymers for optical manipulation.</a> Macromolecules. 39 (24), 8326-8333 (2006).</li><li>Serra, C. 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=Engineering+polymer+microparticles+by+droplet+microfluidics.">Engineering polymer microparticles by droplet microfluidics.</a> Journal of Flow Chemistry. 3 (3), 66-75 (2013).</li><li>Seo, M., Nie, Z., Xu, S., Lewis, P. C., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics:+from+dynamic+lattices+to+periodic+arrays+of+polymer+disks.">Microfluidics: from dynamic lattices to periodic arrays of polymer disks.</a> Langmuir. 21 (11), 4773-4775 (2005).</li><li>Kim, K., Pack, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microspheres+for+drug+delivery.">Microspheres for drug delivery.</a> BioMEMS and Biomedical Nanotechnology. 2, 19-50 (2006).</li><li>Kim, J. -. W., 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=Titanium+dioxide/poly(methyl+methacrylate)+composite+microspheres+prepared+by+in+situ+suspension+polymerization+and+their+ability+to+protect+against+UV+rays.">Titanium dioxide/poly(methyl methacrylate) composite microspheres prepared by in situ suspension polymerization and their ability to protect against UV rays.</a> Colloid and Polymer Science. 280 (6), 584-588 (2002).</li><li>Serra, C., Berton, N., Bouquey, M., Prat, L., Hadziioannou, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+predictive+approach+of+the+influence+of+the+operating+parameters+on+the+size+of+polymer+particles+synthesized+in+a+simplified+microfluidic+system.">A predictive approach of the influence of the operating parameters on the size of polymer particles synthesized in a simplified microfluidic system.</a> Langmuir. 23 (14), 7745-7750 (2007).</li><li>Chang, Z., Serra, C. a., Bouquey, M., Prat, L., Hadziioannou, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Co-axial+capillaries+microfluidic+device+for+synthesizing+size-+and+morphology-controlled+polymer+core-polymer+shell+particles.">Co-axial capillaries microfluidic device for synthesizing size- and morphology-controlled polymer core-polymer shell particles.</a> Lab on a Chip. 9, 3007-3011 (2009).</li><li>Braun, L. B., Hessberger, T., Serra, C. A., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UV-free+microfluidic+particle+fabrication+at+low+temperature+using+ARGET-ATRP+as+the+initiator+system.">UV-free microfluidic particle fabrication at low temperature using ARGET-ATRP as the initiator system.</a> Macromolecular Reaction Engineering. 10 (6), 611-617 (2016).</li><li>Thomsen, D. 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=Liquid+crystal+elastomers+with+mechanical+properties+of+a+muscle.">Liquid crystal elastomers with mechanical properties of a muscle.</a> Macromolecules. 34, 5868-5875 (2001).</li><li>Ohm, C., Serra, C., Zentel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+continuous+flow+synthesis+of+micrometer-sized+actuators+from+liquid+crystalline+elastomers.">A continuous flow synthesis of micrometer-sized actuators from liquid crystalline elastomers.</a> Advanced Materials. 21 (47), 4859-4862 (2009).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Parçacıklar türleri farklı morfoloji ile buz microactuators üretmek için bir mikrosıvısal yaklaşım ile imalatı anlatmıştık. Bu amaçla, kılcal tabanlı mikrosıvısal kurulumları izin olan photopolymerization tanımlanmış sıcaklıklar ardından damlacık oluşumu inşa edildi.
Önemli bir özelliği, başarılı bir sentez doğru montaj kurulum işte. Tek bölümleri arasındaki tüm bağlantıları düzgün herhangi bir sıvı sızıntı önlemek için sabit gerekir ve cihaz tıkanma her sentez önce temiz olmalıdır. Bu da deneme beri UV-Alerjik koşullar altında gerçekleştirilir, aksi takdirde, monomer karışımı erken polimerizasyon ve böylece yeniden kurulumunu tıkanma sonucu olacak önemlidir.
Bu gün için burada açıklanan mikrosıvısal yaklaşım tek uyarı buz parçacıkları üretmek mümkün yöntemdir. Bu vesileyle, mikrosıvısal işlemi aynı anda iki gereksinimleri yerine getirir. Çok sayıda eşit büyüklükte mikro-nesneleri imalatı yanı sıra, sıvı kristal yönetmen bir yönünü bu parçacıklar indüklenen. Çalıştırıcılar, çok sayıda tek bir adımda sentezlenmiş beri Ayrıca, bu oldukça basit bir işlemdir. Diğer yöntemleri uygulayarak, mesogens yönünü genellikle örnek veya fotoğraf-hizalama katmanları uygulanması germe gibi ek bir adım gerektirir. Ayrıca, bu işlemler yani birçok aktüatörler üretimi çok zaman alan Kılavuzu,. Ayrıca, Ice morfoloji olduğunu-en içinde durumlarda-polimer filmler sınırlıdır. Mikrosıvısal yaklaşımın dezavantajları vardır parçacık sınırlandırılması boyutu (çapı 200 ve 400 µm arasındaki değerlerine kısıtlı olduğu için), kapiller ve UV-Alerjik koşulları gerekliliği parçacık hazırlık sırasında tıkanma güvenlik belgili tanımlık tertibat.
Onlar kolayca üretilebilecek ve sadece bir parçası yapılır beri üstünde-küçük parça sistemleri genellikle mikrosıvısal parçacık imalatlar için kullanılır. Bu ayarlar, sadece farklı sıcaklıklarda gerekli ayarlanabilir akış sırasında eksikliği ancak, aynı zamanda kolayca microreactor tıkanmış ya da kırık parça değişimi için esnek değildir. Dolayısıyla, onlar çok önemli gereksinimleri yerine getirmek gibi kullandığımız kılcal tabanlı kurulumları buz Çalıştırıcılar, sentezi için daha uygun.
Janus-parçacıklar ve çekirdek-kabuk micropumps tahrik sunulan bizim sonuçları, kenara daha karmaşık parçacıklar prensibi şekil yeni özellikleri gelecekte sentez ve yumuşak aktüatör uygulamaları için yeni olanaklar açın. Janus parçacıkları daha fazla değişiklik için çok duyarlı parçacıkları zaten devam ediyor. Bu nedenle, ikinci bir sıcaklık duyarlı polimer kişiseldir buz yanında getirilmesi için hedefliyoruz. Yeni parçacık tasarımlar için daha fazla olanaklar da buz parçacıkları17,18ışık tahrik çalıştırma sonuçları sıvı kristal azo-monomerleri, kullanımı ortaya çıkabilir. Bu durumda, hem bir sıcaklık duyarlı hem de bir fotoğraf aktüatör bölümü içeren Janus parçacıkların düşünebilirsiniz. Çekirdek-kabuk parçacıklar ışık tahrik veya boru gibi yapıların sentezi için fotoğraf duyarlı micropumps yol açacak başka bir olası parçacık tasarım sunar. Yukarıda sunulan ilke mikrosıvısal yordamlar modifikasyonu yeni aktüatörler çeşitli izin vermelisiniz.

Mikrosıvısal immobilizasyonu sıvı kristal elastomer (LCE) çalıştırıcılar olarak son birkaç yıl1,2,3imalatı için iyi bilinen bir yöntem haline gelmiştir. Bu yaklaşım sadece çok sayıda iyi uyarı parçacıklar üretimini sağlar ama şekil ve diğer yöntemler tarafından erişilebilir olmayan türleri morfoloji imalatı da sağlar. BUZ aktüatörler gelecek vaat eden adaylar için mikro-robot içinde yapay kas olarak bir uygulama olduğundan, bu geleceğin teknolojisi4için büyük önem bu tür parçacıklar sentezlemek için yeni yöntemler vardır.
LCEs içinde sıvı kristal (LC) mesogens elastomerik ağ5,6,7,8polimer zincirine bağlı olan. Mesogens polimer zinciri için bağlantı böylece yan zinciri, ana zinciri veya bir kombine LC-polimer9,10,11şeklinde olabilir. Crosslinking nokta arasındaki uzaklığı arasında polimer zincirinin ücretsiz bir hale gelmesini sağlamak yeterli olmalıdır (Aslında, bu "thermosets" ayırır herhangi bir elastomer geçerlidir). Böylece, crosslinking kalıcı veya güçlü kovalent olmayan etkileşimleri12,13,14nedeniyle tersinir olabilir. Bu tür malzeme her ikisi de, bir elastomer entropik esnekliğini anizotropik hâlden sıvı kristalin özelliklerini birleştirir. Ve sıvı kristal aşamasında sıcaklık aralığında, polimer zincirleri (daha fazla veya daha az) gergin bir uyum Nematik sipariş parametresi tarafından sayısal sıvı kristal faz anizotropi neden evlat edinmek. Örnek Nematik izotropik faz geçiş sıcaklığı getirdiğimde, anizotropi kaybolur ve enerjik tercih rasgele bobin uyum için ağ rahatlatır. Bu bir makroskopik deformasyon ve böylece çalıştırma5,15yol açar. Örnek Isıtma yanı sıra, bu faz geçiş aynı zamanda ışık veya solvent difüzyon LCEs16,17,18,19gibi diğer uyaranlara tarafından indüklenen.
Güçlü bir deformasyon elde etmek için örnek de bir monodomain veya özellikler tek etki alanı yöneticileri tercih edilen en az bir yönlendirme sırasında çapraz adım20formları gereklidir. BUZ film üretimi için bu kez önceden polimerli örneği, üzerinden bir elektrik veya manyetik alan, etki alanları yönünü fotoğraf-hizalama katmanları ya da yolu ile 3D baskı21 yardımıyla yayarak elde edilir ,22,23,24,25,26.
Farklı bir yaklaşım buz parçacıkları kılcal tabanlı mikrosıvısal damlacık jeneratörler ile sürekli hazırlıktır. Sıvı kristal monomer damlacıkları damlacıkları akar ve yamultma fiyati damlacıkları yüzeyde geçerlidir bir çok viskoz sürekli aşamasında, dağılmış. Bu nedenle, bir genel hizalama sıvı kristal faz27neden olan bir sirkülasyon monomer damlacık içinde görülmektedir. Böylece, üzerinde damlacıklar hareket kesme oranları büyüklüğü damlacık'ın şekli ve boyutu yanı sıra sıvı kristal yönetmen alan yönünü güçlü bir etkisi vardır. Bu iyi yönlendirmeli damlacıkları sonra daha da aşağı mikrosıvısal kurulumunda polymerized. Böylece, aktüatörler değişen şekli (Örneğin, parçacıklar ve lifleri) ve çekirdek-kabuk ve Janus parçacıklar gibi daha karmaşık türleri morfoloji hazırlanması mümkün28,29,30,31vardır. Faz geçiş küçültmek çok muhtemelen, elyaf benzeri parçacıklar ve simetri ekseni boyunca uzanan oblate parçacıklar, hazırlamak bile mümkündür. Her iki tür parçacıklar mikrosıvısal kurulum, aynı tür ile sadece kesme hızı27değiştirerek yapılabilir. Burada, kendi kendine imal edilmiş mikrosıvısal kılcal tabanlı cihazlarda farklı türleri morfoloji böyle buz aktüatörler üretmek nasıl protokolü mevcut.
Mesogen uyum içinde buz damlacıkları etkisini ve erişilebilirlik değişik şekillerle polimerlerin yanı sıra, mikrosıvısal yaklaşımlar daha fazla avantajı var. (Hangi parçacıklar geniş bir boyut dağılımı ile yol) bir sigara solvent veya süspansiyon polimerizasyonu32 , yağış gibi diğer parçacık imalat yöntemleri ile karşılaştırıldığında monodisperse parçacıklar (varyasyon katsayısı parçacık boyutu Bu < % 5) Havacilik33,34kullanarak sentezledim. Buna ek olarak, bir akış tarafından damlacıkları küre simetri kırmak kolaydır. Böylece, büyük parçacıkları silindirik bir simetri ile hangi aktüatörler için gereklidir, erişilebilir. LC-parçacıklar süspansiyon polimerizasyonu32tarafından yapılan bu farklıdır. Ayrıca, partikül büyüklüğü de Havacilik mikron yüzlerce birkaç mikrometre aralığında tarafından ayarlanabilir ve katkı maddeleri kolayca parçacıkları veya onların yüzeyde getirilebilir. Bu yüzden mikrosıvısal parçacık hazırlık genellikle uyuşturucu teslim35 ya da kozmetik36üretimi gibi konular kullanılır.
Bu makalede kullanılan mikrosıvısal kurulumları Serra vd tarafından tanıtıldı 33 , 37 , 38 . Bunlar kendi kendine üretilmektedir ve tek aşama sağlamak erimiş silis kılcal damarlar gibi yüksek performanslı sıvı kromatografi (HPLC) polytetrafluorethylene (PTFE) tüpler ve eklemlerde oluşur. Böylece, belgili tanımlık tertibat kolayca değiştirilebilir ve ticari olarak mevcut oldukları gibi tek parça sadece değiştirilebilir. Bir photoinitiator kılcal gittikten sonra damlacıkları on--fly, polimerizasyon ikna etmek için uygun bir ışık kaynağı kullanımını sağlayan monomer karışımları için eklenir. Işınlama kılcal bir yana bir kurulumunu tıkanma önlemek gereklidir. Damlacık kılcal (Örneğin, redoks süreçleri dayalı başlatıcıları ile) terk ettikten sonra diğer türlü polimerizasyon sadece polimerizasyon başlamak39. Ancak, fotoğraf kaynaklı çapraz polimerizasyon ve uzaktan kontrol edilebilir yeteneği hız nedeniyle photoinitiation en avantajlı olan bölümdür.
LCE'ın monomer karışımı oda sıcaklığında kristal olduğundan, Bütün mikrosıvısal kurulumunun dikkatli sıcaklık kontrolü gereklidir. Bu nedenle, damlacık oluşumu gerçekleştiği kurulumunun parçası bir su banyosunda yerleştirilir. Burada, damlacıkları karışımı izotropik eritebilir yüksek sıcaklıklarda meydana gelir. Yönlendirme için damlacıkları sıvı kristal faz soğutmalı gerekir. Bu nedenle, polimerizasyon tüp LC-faz (Şekil 1) daha düşük sıcaklık aralığını ayarlamak bir levhası yerleştirilir.
Burada, buz aktüatörler bir akışı imalatı için esnek ve basit bir yöntem açıklanmaktadır. Bu iletişim kuralı mikrosıvısal kurulum tek parçacıkların yanı sıra Janus ve çekirdek-kabuk parçacıklar sentezi için bir kaç dakika içinde oluşturmak için gereken adımları sağlar. Daha sonra nasıl bir sentez yayınlanmaya ve tipik sonucu hem de uyarı parçacıkların özelliklerini açıklar. Son olarak, biz bu yöntemi ve neden biz buz aktüatörler alana ilerleme getirebilir düşünüyorum avantajları tartışıyorlar.

<table><tbody><tr><td>NanoTight fitting for 1/16&#039;&#039; OD tubings</td><td>Postnova_IDEX</td><td>F-333N</td><td></td></tr><tr><td>NanoTight ferrule for 1/16&#039;&#039; OD tubings</td><td>Postnova_IDEX</td><td>F-142N</td><td></td></tr><tr><td>PEEK Tee for 1/16&amp;rdquo; OD Tubing</td><td>Postnova_IDEX</td><td>P-728</td><td>T-junction</td></tr><tr><td>Female Fitting for 1/16&amp;rdquo; OD Tubing</td><td>Postnova_IDEX</td><td>P-835</td><td>female luer-lock</td></tr><tr><td>Male Fitting for 1/8&amp;rdquo; OD Tubing</td><td>Postnova_IDEX</td><td>P-831</td><td>male luer-lock</td></tr><tr><td>Female Luer Connectors for use with 3/32&amp;rdquo; ID tubings</td><td>Postnova_IDEX</td><td>P-858</td><td>for the syrringe&#039;s tip</td></tr><tr><td>NanoTight FEP tubing sleeve ID: 395 &amp;micro;m OD: 1/16&#039;&#039;</td><td>Postnova_IDEX</td><td>F-185</td><td></td></tr><tr><td>Fused Silica Capillary Tubing ID: 100 &amp;micro;m OD: 165 &amp;micro;m</td><td>Postnova</td><td>Z-FSS-100165</td><td>glass capillary</td></tr><tr><td>Fused Silica Capillary Tubing ID: 280 &amp;micro;m OD: 360 &amp;micro;m</td><td>Postnova</td><td>Z-FSS-280360</td><td>glass capillary</td></tr><tr><td>&amp;lsquo;&amp;lsquo;Pump 33&amp;rsquo;&amp;rsquo; DDS</td><td>Harvard Apparatus</td><td>70-3333</td><td>syringe pump</td></tr><tr><td>Precision hot plate</td><td>Harry Gestigkeit GmbH</td><td>PZ 28-2</td><td></td></tr><tr><td>Stereomicroscope stemi 2000-C</td><td>Carl Zeiss Microscopy GmbH</td><td>455106-9010-000</td><td></td></tr><tr><td>Mercury vapor lamp Oriel LSH302</td><td>LOT</td><td></td><td>Intensity: 500 W</td></tr><tr><td>Teflon Kapillare, 1/16&#039;&#039; x 0,75mm</td><td>WICOM</td><td>WIC 33104</td><td>teflon tube</td></tr><tr><td>Teflon Kapillare, 1/16&#039;&#039; x 0,50mm</td><td>WICOM</td><td>WIC 33102</td><td>teflon tube</td></tr><tr><td>Teflon Kapillare, 1/16&#039;&#039; x 0,17mm</td><td>WICOM</td><td>WIC 33101</td><td>teflon tube</td></tr><tr><td>Silicion oil 1.000 cSt</td><td>Sigma Aldrich</td><td>378399</td><td></td></tr><tr><td>Silicion oil 100 cSt</td><td>Sigma Aldrich</td><td>378364</td><td></td></tr><tr><td>1,6-hexanediol dimethacrylate</td><td>Sigma Aldrich</td><td>246816</td><td>Crosslinker</td></tr><tr><td>Lucirin TPO</td><td>Sigma Aldrich</td><td>415952</td><td>Initiator</td></tr><tr><td>Polarized optical microscope BX51</td><td>Olympus</td><td></td><td>For analysis</td></tr><tr><td>Hotstage TMS 94</td><td>Linkam</td><td></td><td>For analysis</td></tr><tr><td>Imaging software Cell^D</td><td>Olympus</td><td></td><td>For analysis</td></tr></tbody></table>

microfluidic preparation of liquid crystalline elastomer actuators

Bu kağıt sıvı kristal elastomerler kişiseldir parçacıkları hazırlamak için mikrosıvısal işlemi (ve parametreleri) odaklanır. Hazırlık genellikle düşük molar kütle sıvı kristaller yüksek sıcaklıklardaki içeren damlacıklar oluşumu oluşur. Daha sonra bu parçacık öncüleri kılcal akışı alan odaklı ve son uyarı parçacıkları üretir bir crosslinking polimerizasyon tarafından katılaşmış. Süreç optimizasyonu kişiseldir parçacıklar ve işlem parametreleri (sıcaklık ve akış hızı) uygun varyasyonu elde etmek gerekli ve boyutu ve şekli (dan oblate için güçlü muhtemelen türleri morfoloji) varyasyonları sağlar hem de çalıştırma büyüklüğü. Buna ek olarak, daralma bağlı olarak yine mikrosıvısal süreci ve parametreleri üzerinde bağlıdır kılcal akışında sırasında damlacıkları için indüklenen yönetmen profil için gelen uzama çalıştırma türünü değiştirmek mümkündür. Ayrıca, çekirdek-shell yapılarını veya Janus parçacıklar, gibi daha karmaşık şekiller parçacıkların Kur ayarlama tarafından hazırlanmış olabilir. Kimyasal yapısı varyasyonu ve sıvı kristal elastomer (katılaşma) polietilenin modu, ısı veya UV-VIS ışınlama tarafından tetiklenen uyarı parçacıklar hazırlamak da mümkündür.

Bu protokol için biz buz parçacıkları sentezi türleri farklı morfoloji yolu ile ile bir mikrosıvısal yaklaşım mevcut. Mikrosıvısal kurulumları tek imalatı için çekirdek-kabuk ve Janus parçacıklar Şekil 129,38,41içinde gösterilir. Bir sürekli akışı üretim boyutu ve şekli parçacıkların üzerinde çok iyi kontrol üstünlüktür. Resim 2 bir tek damlacık Kur avantajı göstermektedir: tüm parçacıkların aynı olan bir çok dar boyutu dağılımı Şekil41. Bu vesileyle, küreler boyutunu kolaylıkla akış oranları farklı aşamadan oranını değiştirerek ayarlanabilir. Aşağıdaki iletişim kuralı, parçacık çapı 200 ve 400 µm arasında akış hızı oranları, Şekil 2b1' de gösterildiği gibi seçerek iyi denetimli bir biçimde üretilebilir. En iyi sonuçlar için debi 1.5 ve 2.0 mL/h arasında sürekli faz (Qc) ve akış hızı oranları QC/qd için elde edilen (Qd monomer faz debisi =) 20-200 arasında. Qc akış oranları için = 1,75 mL/h ve Qd = 0,35 mL/h, 270 µm çapında iyi uyarı parçacıklar gözlenen, örneğin. Daha yüksek oranları Qc/qd seçtiyseniz, damlacık daha az kontrollü ve parçacıklar boyutu dağıtım çok daha geniş olur oluşumdur. Daha düşük oranları için parçacıkları artık küresel değildir. Akış hızı ayarlamaları yanı sıra UV lambası polimerizasyon tüp hem de sol ve sağ kenarını hassas sıcak sac arasındaki mesafe, örneğin, Eğer olur buz parçacıkları çalıştırma özelliklerini değiştirebilirsiniz polimerizasyon kinetik monomer karışımı besteleri seçimi nedeniyle değiştirmek veya polimerizasyon sıcaklıklar burada açıklanan değerlerden farklı uygulandı.
Şekil 3 sıvı kristal yönetmen polimerizasyon önce bir yönünü inducing şartı yerine kanıtlıyor, faz geçiş sıcaklığı ısıtıldığında hangi % 70'e kadar hisli bir uyarı parçacık gösterir. Bu son derece ağdalı sürekli aşama ve monomer damlacıkları yüzey arasındaki makas mesogens sonuçlarından hizalaması. Düşük viskozite Silikon yağlar kullandıysanız, parçacığın çalıştırma azalır.
Ayrıca, mikrosıvısal cihazın damlacıklar üzerinde polimerizasyon sırasında hareket kesme hızı değiştirerek uzama veya daralma faz geçiş sırasında gibi çalıştırma desenleri farklı türde üzerinde kontrol sağlar. Bu kolayca sürekli aşamasının sürekli akış oranları farklı iç çapları polimerizasyon tüpün kullanarak işlenebilir. Şekil 3 bir gösterir bir muhtemelen onun dönme ekseni boyunca hisli ve daha geniş bir polimerizasyon tüp daha düşük kesme hızlarında sentezlenmiş parçacık şeklinde (ID: 0,75 mm). Sıvı kristal molekülleri (mesogens) Bu durumda konsantrik yönetmen alan hizalanır. Diğer tarafta çubuk benzeri parçacıklar ( Şekil 3bgösterildiği gibi) bir kasılma sırasında faz geçiş ve mesogens yönetmen alanının iki kutuplu bir hizalama özelliği. Bu parçacık daha ince polimerizasyon tüp içinde daha yüksek kesme hızlarında üretildi (ID: 0,5 mm).
Protokol mikrosıvısal sürecinin bir diğer avantajı açıklar. Tek parçacıkların yanı sıra daha karmaşık türleri morfoloji örnekleri de sentez. Şekil 3 c bir uyarı çekirdek-kabuk parçacık ve Şekil 3d hangi bölüm 2 ve 3 Protokolü29,30takip üretildi bir Janus parçacık gösterir.
İletişim kuralının tüm adımları doğru şekilde yapılırsa, Şekil 4 ' te gösterilen özelliklere sahip olma parçacıklar3,41alınmalıdır. Şekil 4biriçinde ısıtma ve soğutma eğrileri farklı akış oranları sentezlenmiş tek parçacıklar için çizilir. Parçacık oda sıcaklık ısıtma tarafından sıvı kristal sipariş ilk başta - biraz, parçacık küçük bir deformasyon içinde kaynaklanan azalır. Ancak, faz geçiş sıcaklığı, yakın tüm yönlendirme aniden kaybolur ve sadece birkaç derece kadar ısıtma tarafından güçlü bir uzama parçacık gösterir. Parçacık aşağı soğutma tarafından bir histeresis dikkat edilmelidir ve orijinal şekli elde edilir. Bu işlem Şekil 4bgösterildiği gibi birçok çalıştırma döngüleri tersinir olduğunu.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57715/57715fig1.jpg"> Resim 1 : Mikrosıvısal kurulumları. (bir) general Kur Hidrolik silikon yağı (1), sulu monomer karışımı (3) ve sürekli aşama silikon yağı (4) içeren üç şırınga içerir. Sıvı kristal monomer karışımı (2) 363 k, sıvı kristal izotropik durumuna kadar ısıtır su banyosu (5) yerleştirilir. Damlacık'ın polimerizasyon sıcak plaka (6) (7) UV-ışınlama tarafından 338 k sıvı kristal Nematik devlet başlatılır. (Tek parçacık Kur genel kurulumunu eşittir, ancak ikinci kılcal, şırınga (3) ve ikinci paraleldir yoksun). (b) Bu panel Janus damlacık oluşumunu sağlayan iki kılcal damarlar, yan yana içeren bir kurulum gösterir. (c) çekirdek kabuğu Kur daha geniş bir ikinci kılcal damar telescoped bir kılcal oluşur. <a href="/files/ftp_upload/57715/57715fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57715/57715fig2.jpg"> Şekil 2: temsili parçacıkların mikrosıvısal tek parçacık kurulumunda elde. (bir) Bu panel monodisperse mikroskobu görüntüsünü mikrosıvısal tek parçacık kurulumunda hazırlanan buz parçacıkları gösterir. Ölçek çubuğu 200 µm Bu panel parçacıklar çapı petrol pompalama (Qc) monomer karışım'ın akış hızı (Qd) oranı ile ilgili olarak bağımlılık gösterir. (b) =. Elde edilen parçacıkların boyutu yalnızca her iki aşamadan hız oranı ve onların mutlak değerler değil bağlıdır. (Bu rakam1 Ohm, Fleischmann, Kraus, Serra ve Zentel ve Ohm, Serra ve Zentel41değiştirilmiştir.) <a href="/files/ftp_upload/57715/57715fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57715/57715fig3.jpg"> Şekil 3 : Optik mikroskobu görüntüleri Nematik içinde dört farklı parçacık türleri morfoloji (353 K) devlet ve faz geçiş izotropik sonra (413 K) devlet. Bu paneller (bir) bir oblate şeklinde buz parçacık (konsantrik yönetmen alanı), (b) bir çubuk benzeri şekilli buz-parçacık (bipolar yönetmen alanı), (c) bir oblate şeklinde çekirdek kabuğu uzama daralma uzama göster parçacık ve (d) muhtemelen şeklinde Janus daralma parçacık (söylemeyi unuttum: buz, şu Bölüm: akrilamid hidrojel). Ölçek çubukları 100 µm. = <a href="/files/ftp_upload/57715/57715fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a> 
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57715/57715fig4.jpg"> Şekil 4 : Çalıştırma özellikleri temsil eden tek parçacıkların. (bir) Bu panel ısıtma ve soğutma farklı akış oranları, tek parçacık mikrosıvısal kurulumunda sürekli aşama için hazır olmak buz parçacıkları eğrileri gösterir. En yüksek akış hızı hazırlanan parçacıklar en güçlü çalıştırma (yaklaşık % 70) göstermek ve her iki eğri bir histeresis sırasıyla oluşturur. (b) Bu onların çalıştırma hiçbir azalma döngüsü dizi üzerinden gösterilen buz parçacıkları 10 çalıştırma döngüleri bir komplodur. Bu çapraz parçacıklardır ve çalıştırma tamamen tersinir olduğunu kanıtlıyor. Not: Bu grafik bir ana-zinciri buz sisteminden yapılan bir parçacık için çizilmiş ama aynı bu makalede kullanılan buz sistemi için görünüyor. (Bu rakam Ohm, Serra ve Zentel41değiştirildi.) <a href="/files/ftp_upload/57715/57715fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators at JoVE.com

Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

Sıvı kristal Elastomer aktüatörler mikrosıvısal hazırlanması

Bu makalede mikrosıvısal süreci ve sıvı kristal elastomerler kişiseldir parçacıkları hazırlamak için parametreler açıklanır. Bu işlem çalıştırma büyüklüğü yanı sıra parçacıklar ve onların boyutu ve şekli (gelen oblate şiddetle muhtemelen için çekirdek-kabuk ve Janus türleri morfoloji) varyasyon prensibi hazırlık sağlar.

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation ...

microfluidic-preparation-of-liquid-crystalline-elastomer-actuators

Research

JoVE Journal

Chemistry

8.9K Görüntüleme.  Johannes Gutenberg University. Bu makalede mikrosıvısal süreci ve sıvı kristal elastomerler kişiseldir parçacıkları hazırlamak için parametreler açıklanır. Bu işlem çalıştırma büyüklüğü yanı sıra parçacıklar ve onların boyutu ve şekli (gelen oblate şiddetle muhtemelen için çekirdek-kabuk ve Janus türleri morfoloji) varyasyon prensibi hazırlık sağlar.

Video: Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

Microfluidic Chips Controlled with Elastomeric Microvalve Arrays

Miniaturized microfluidic systems provide simple and effective solutions for low-cost point-of-care diagnostics and high-throughput biomedical assays. Robust flow control and precise fluidic volumes are two critical requirements for these applications. We have developed microfluidic chips featuring elastomeric polydimethylsiloxane (PDMS) microvalve arrays that: 1) need no extra energy source to close the fluidic path, hence the loaded device is highly portable; and 2) allow for microfabricating deep (up to 1 mm) channels with vertical sidewalls and resulting in very precise features.

The PDMS microvalves-based devices consist of three layers: a fluidic layer containing fluidic paths and microchambers of various sizes, a control layer containing the microchannels necessary to actuate the fluidic path with microvalves, and a middle thin PDMS membrane that is bound to the control layer. Fluidic layer and control layers are made by replica molding of PDMS from SU-8 photoresist masters, and the thin PDMS membrane is made by spinning PDMS at specified heights. The control layer is bonded to the thin PDMS membrane after oxygen activation of both, and then assembled with the fluidic layer. The microvalves are closed at rest and can be opened by applying negative pressure (e.g., house vacuum). Microvalve closure and opening are automated via solenoid valves controlled by computer software.

Here, we demonstrate two microvalve-based microfluidic chips for two different applications. The first chip allows for storing and mixing precise sub-nanoliter volumes of aqueous solutions at various mixing ratios. The second chip allows for computer-controlled perfusion of microfluidic cell cultures.

The devices are easy to fabricate and simple to control. Due to the biocompatibility of PDMS, these microchips could have broad applications in miniaturized diagnostic assays as well as basic cell biology studies.

We demonstrate protocols for manufacturing and automating elastomeric polydimethylsiloxane (PDMS)-based microvalve arrays that need no extra energy to close and feature photolithographically defined precise volumes. A parallel subnanoliter-volume mixer and an integrated microfluidic perfusion system are presented.

Elastomerik Mikrovalf Diziler Kontrollü mikroakışkan Chips

Miniaturized microfluidic systems provide simple and effective solutions for low-cost point-of-care diagnostics and high-throughput biomedical assays.  ...

Biyoloji

Synthesis of Programmable Main-chain Liquid-crystalline Elastomers Using a Two-stage Thiol-acrylate Reaction

This study presents a novel two-stage thiol-acrylate Michael addition-photopolymerization (TAMAP) reaction to prepare main-chain liquid-crystalline elastomers (LCEs) with facile control over network structure and programming of an aligned monodomain. Tailored LCE networks were synthesized using routine mixing of commercially available starting materials and pouring monomer solutions into molds to cure. An initial polydomain LCE network is formed via a self-limiting thiol-acrylate Michael-addition reaction. Strain-to-failure and glass transition behavior were investigated as a function of crosslinking monomer, pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate) (PETMP). An example non-stoichiometric system of 15 mol% PETMP thiol groups and an excess of 15 mol% acrylate groups was used to demonstrate the robust nature of the material. The LCE formed an aligned and transparent monodomain when stretched, with a maximum failure strain over 600%. Stretched LCE samples were able to demonstrate both stress-driven thermal actuation when held under a constant bias stress or the shape-memory effect when stretched and unloaded. A permanently programmed monodomain was achieved via a second-stage photopolymerization reaction of the excess acrylate groups when the sample was in the stretched state. LCE samples were photo-cured and programmed at 100%, 200%, 300%, and 400% strain, with all samples demonstrating over 90% shape fixity when unloaded. The magnitude of total stress-free actuation increased from 35% to 115% with increased programming strain. Overall, the two-stage TAMAP methodology is presented as a powerful tool to prepare main-chain LCE systems and explore structure-property-performance relationships in these fascinating stimuli-sensitive materials.

A novel methodology is presented to synthesize and program main-chain liquid-crystalline elastomers using commercially available starting monomers. A wide range of thermomechanical properties was tailored by adjusting the amount of crosslinker, while the actuation performance was dependent on the amount of applied strain during programming.

Bir iki-aşamalı Tiol akrilat reaksiyonu kullanılarak programlanabilir ana zincirli Sıvı kristal Elastomerler sentezi

This study presents a novel two-stage thiol-acrylate Michael addition-photopolymerization (TAMAP) reaction to prepare main-chain liquid-crystalline ...

Kimya

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

Silikon tabanlı Dielektrik Elastomer Aktüatörler Fabrikasyon Süreci

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Mühendislik

Microfluidic Pneumatic Cages: A Novel Approach for In-chip Crystal Trapping, Manipulation and Controlled Chemical Treatment

The precise localization and controlled chemical treatment of structures on a surface are significant challenges for common laboratory technologies. Herein, we introduce a microfluidic-based technology, employing a double-layer microfluidic device, which can trap and localize in situ and ex situ synthesized structures on microfluidic channel surfaces. Crucially, we show how such a device can be used to conduct controlled chemical reactions onto on-chip trapped structures and we demonstrate how the synthetic pathway of a crystalline molecular material and its positioning inside a microfluidic channel can be precisely modified with this technology. This approach provides new opportunities for the controlled assembly of structures on surface and for their subsequent treatment.

Herein, we describe the fabrication and operation of a double-layer microfluidic system made of polydimethylsiloxane (PDMS). We demonstrate the potential of this device for trapping, directing the coordination pathway of a crystalline molecular material and controlling chemical reactions onto on-chip trapped structures.

Mikroakışkan Pnömatik Kafesler: Bir In-yonga Kristal Bindirme, Manipülasyon için Yeni Yaklaşım ve Kontrollü Kimyasal Arıtma

The precise localization and controlled chemical treatment of structures on a surface are significant challenges for common laboratory technologies. ...

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted researchers&#39; attention in many fields. Most of the studies focused on macroscopic LCE structures (films, fibers) and their miniaturization is still in its infancy. Recently developed lithography techniques, e.g., mask exposure and replica molding, only allow for creating 2D structures on LCE thin films. Direct laser writing (DLW) opens access to truly 3D fabrication in the microscopic scale. However, controlling the actuation topology and dynamics at the same length scale remains a challenge.
In this paper we report on a method to control the liquid crystal (LC) molecular alignment in the LCE microstructures of arbitrary three-dimensional shape. This was made possible by a combination of direct laser writing for both the LCE structures as well as for micrograting patterns inducing local LC alignment. Several types of grating patterns were used to introduce different LC alignments, which can be subsequently patterned into the LCE structures. This protocol allows one to obtain LCE microstructures with engineered alignments able to perform multiple opto-mechanical actuation, thus being capable of multiple functionalities. Applications can be foreseen in the fields of tunable photonics, micro-robotics, lab-on-chip technology and others.

Here, we fabricate 3D polymeric micro/nano structures in which both the shape and the molecular alignment can be engineered with nanometer scale accuracy by the use of direct laser writing. Light induced deformation of several types of liquid crystalline elastomer microstructures can be controlled in the microscopic scale.

Serbest biçimli Işık Aktüatörler - Mikroskobik Ölçeğinde imalat ve çalıştırma Kontrolü

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

A Microfluidic Platform to Study Bioclogging in Porous Media

Bacterial biofilms are found in several environmental and industrial porous media, including soils and filtration membranes. Biofilms grow under certain flow conditions and can clog pores, thereby redirecting the local fluid flow. The ability of biofilms to clog pores, the so-called bioclogging, can have a tremendous effect on the local permeability of the porous medium, creating a pressure buildup in the system, and impacting the mass flow through it. To understand the interplay between biofilm growth and fluid flow under different physical conditions (e.g., at different flow velocities and pore sizes), in the present study, a microfluidic platform is developed to visualize biofilm development using a microscope under externally-imposed, controlled physical conditions. The biofilm-induced pressure buildup in the porous medium can be measured simultaneously using pressure sensors and, later, correlated with the surface coverage of the biofilm. The presented platform provides a baseline for a systematic approach to investigate bioclogging caused by biofilms in porous media under flow conditions and can be adapted to studying environmental isolates or multispecies biofilms.

The present protocol describes a microfluidic platform to study biofilm development in quasi-2D porous media by combining high-resolution microscopy imaging with simultaneous pressure difference measurements. The platform quantifies the influence of pore size and fluid flow rates in porous media on bioclogging.

Gözenekli Ortamlarda Biyotıkanıklığı İncelemek için Mikroakışkan Bir Platform

Bacterial biofilms are found in several environmental and industrial porous media, including soils and filtration membranes. Biofilms grow under certain ...

Çevre

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane (PDMS) Co-axial Flow Focus Device

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper presents a polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic device capable of generating water/oil/water double emulsions using a coaxial flow focusing geometry that can be fabricated entirely using soft lithography. Similar to emulsion devices using glass capillaries, double emulsions can be formed in channels with uniform wettability and with dimensions much smaller than the channel sizes. Three dimensional flow focusing geometry is achieved by casting a pair of PDMS slabs using two layer soft lithography, then mating the slabs together in a clamshell configuration. Complementary locking features molded into the PDMS slabs enable the accurate registration of features on each of the slab surfaces. Device testing demonstrates formation of double emulsions from 14 &#181;m to 50 &#181;m in diameter while using large channels that are robust against fouling and clogging.

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane PDMS Co-axial Flow Focus Device

Microfluidic double emulsions generation typically involves devices with patterned wettability or custom-fabricated glass components. Here we describe the fabrication and testing of an all polydimethylsiloxane (PDMS) double emulsion generator that does not require surface treatment or complicated fabrication processes, and is capable of producing double emulsions down to 14 &#181;m.

Bir Polidimetilsiloksan (PDMS) Koaksiyel Akış Odak Aygıtı Kullanma Çift Emülsiyon Üretimi

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper ...

Biyomühendislik

Preparation of Monodomain Liquid Crystal Elastomers and Liquid Crystal Elastomer Nanocomposites

LCEs are shape-responsive materials with fully reversible shape change and potential applications in medicine, tissue engineering, artificial muscles, and as soft robots. Here, we demonstrate the preparation of shape-responsive liquid crystal elastomers (LCEs) and LCE nanocomposites along with characterization of their shape-responsiveness, mechanical properties, and microstructure. Two types of LCEs &#8212; polysiloxane-based and epoxy-based &#8212; are synthesized, aligned, and characterized. Polysiloxane-based LCEs are prepared through two crosslinking steps, the second under an applied load, resulting in monodomain LCEs. Polysiloxane LCE nanocomposites are prepared through the addition of conductive carbon black nanoparticles, both throughout the bulk of the LCE and to the LCE surface. Epoxy-based LCEs are prepared through a reversible esterification reaction. Epoxy-based LCEs are aligned through the application of a uniaxial load at elevated (160 &#176;C) temperatures. Aligned LCEs and LCE nanocomposites are characterized with respect to reversible strain, mechanical stiffness, and liquid crystal ordering using a combination of imaging, two-dimensional X-ray diffraction measurements, differential scanning calorimetry, and dynamic mechanical analysis. LCEs and LCE nanocomposites can be stimulated with heat and/or electrical potential to controllably generate strains in cell culture media, and we demonstrate the application of LCEs as shape-responsive substrates for cell culture using a custom-made apparatus.

We demonstrate the preparation of siloxane-based and epoxy-based liquid crystal elastomers (LCEs) and LCE nanocomposites. The LCEs are characterized with respect to reversible strain, liquid crystal ordering, and stiffness. As a potential application, we demonstrate their use as shape-responsive substrates in a custom device for active cell culture.

Monodomain Sıvı Kristal Elastomerler ve Likit Kristal Elastomer Nanokompozitlerinin Hazırlanması

LCEs are shape-responsive materials with fully reversible shape change and potential applications in medicine, tissue engineering, artificial muscles, and ...

Fabrication of Carbon-Based Ionic Electromechanically Active Soft Actuators

Ionic electromechanically active capacitive laminates are a type of smart material that move in response to electrical stimulation. Due to the soft, compliant and biomimetic nature of this deformation, actuators made of the laminate have received increasing interest in soft robotics and (bio)medical applications. However, methods to easily fabricate the active material in large (even industrial) quantities and with a high batch-to-batch and within-batch repeatability are needed to transfer the knowledge from laboratory to industry. This protocol describes a simple, industrially scalable and reproducible method for the fabrication of ionic carbon-based electromechanically active capacitive laminates and the preparation of actuators made thereof. The inclusion of a passive and chemically inert (insoluble) middle layer (e.g., a textile-reinforced polymer network or microporous Teflon) distinguishes the method from others. The protocol is divided into five steps: membrane preparation, electrode preparation, current collector attachment, cutting and shaping, and actuation. Following the protocol results in an active material that can, for example, compliantly grasp and hold a randomly shaped object as demonstrated in the article.

This article describes a fast and simple manufacturing process of ionic electromechanically active composite materials for actuators in biomedical, biomimetic and soft robotics applications. The key fabrication steps, their importance for the actuators&#39; final properties, and some of the main characterization techniques are described in detail.

Karbon Bazlı İonik Elektromekanik Aktif Yumuşak Aktüatörlerin İmalatı

Ionic electromechanically active capacitive laminates are a type of smart material that move in response to electrical stimulation. Due to the soft, ...

Microfluidic Synthesis of Microgel Building Blocks for Microporous Annealed Particle Scaffold

The microporous annealed particle (MAP) scaffold platform is a subclass of granular hydrogels. It is composed of an injectable slurry of microgels that can form a structurally stable scaffold with cell-scale porosity in situ following a secondary light-based chemical crosslinking step (i.e.,&#160;annealing). MAP scaffold has shown success in a variety of regenerative medicine applications, including dermal wound healing, vocal fold augmentation, and stem cell delivery. This paper describes the methods for synthesis and characterization of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels as the building blocks to form a MAP scaffold. These methods include the synthesis of a custom annealing macromer (MethMAL), determination of microgel precursor gelation kinetics, microfluidic device fabrication, microfluidic generation of microgels, microgel purification, and basic scaffold characterization, including microgel sizing and scaffold annealing. Specifically, the high-throughput microfluidic methods described herein can produce large volumes of microgels that can be used to generate MAP scaffolds for any desired application, especially in the field of regenerative medicine.

This protocol describes a set of methods for synthesizing the microgel building blocks for microporous annealed particle scaffold, which can be used for a variety of regenerative medicine applications.

Mikro Gözenekli Tavlanmış Partikül İskelesi için Mikrojel Yapı Taşlarının Mikroakışkan Sentezi

The microporous annealed particle (MAP) scaffold platform is a subclass of granular hydrogels. It is composed of an injectable slurry of microgels that ...