Name: process of making three-dimensional microstructures using vaporization of a sacrificial component
Uploaded: 2013-11-02T17:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af AFOSR Young Investigator Program under FA9550-12-1-0352 og et 3M Non-tenured Faculty Award. Forfatterne vil gerne takke Lalisa Stutts og Janine Tom for nyttige drøftelser vedrørende dette projekt. Forfatterne takker Calit2 Microscopy Center og Laser spektroskopi Facility på University of California, Irvine for at tillade brug af sine faciliteter. Hodge Harland og UCI Physical Sciences Machine Shop er anerkendt til fremstilling af værktøj. Poly (mælkesyre) syre fibre blev generøst leveret af Teijin Monofilament.

1.. Katalysere opofrende Fibers <ol><li> Wrap den ønskede mængde af poly (mælkesyre) syre fibre omkring den nederste ¾ af kundetilpassede spindel. Reducer fiber overlap at yde det maksimale areal eksponering. </li><li> Bland deioniseret H2O med 40 ml Disperbyk 130 i en lukket flaske og ryst indtil en homogen opløsning er opnået. Derefter placere en 1000 ml bægerglas i et vandbad ved 37 ° C og hæld trifluoroethanol i bægerglasset. Mængden af H2O og TFE at bruge, afhænger af PLA anvendt...

<ol>
	<li>Bellan, L. M., Singh, S. P., Henderson, P. W., Porri, T. J., Craighead, H. G., Spector, J. A. <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+an+artificial+3-dimensional+vascular+network+using+sacrificial+sugar+structures.">Fabrication of an artificial 3-dimensional vascular network using sacrificial sugar structures.</a> Soft Matter. 5 (7), 1354 (2009).</li><li>Bellan, L. M., Strychalski, E. A., Craighead, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-channels+fabricated+in+polydimethylsiloxane+using+sacrificial+electrospun+polyethylene+oxide+nanofibers.">Nano-channels fabricated in polydimethylsiloxane using sacrificial electrospun polyethylene oxide nanofibers.</a> J. Vac. Sci. Technol. B Microelectron. Nanometer Struct. Process. Meas. Phenom. 26 (5), 1728 (2008).</li><li>Borenstein, J. T., Weinberg, E. J., Orrick, B. K., Sundback, C., Kaazempur-Mofrad, M. R., Vacanti, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfabrication+of+three-dimensional+engineered+Scaffolds.">Microfabrication of three-dimensional engineered Scaffolds.</a> Tissue Eng. 13 (8), 1837-1844 (2007).</li><li>Wu, H., Odom, T. W., Chiu, D. T., Whitesides, G. M. <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+complex+three-dimensional+microchannel+systems+in+PDMS.">Fabrication of complex three-dimensional microchannel systems in PDMS.</a> J. Am. Chem. Soc. 125 (2), 554-559 (2003).</li><li>Trask, R. S., Bond, I. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomimetic+self-healing+of+advanced+composite+structures+using+hollow+glass+fibres.">Biomimetic self-healing of advanced composite structures using hollow glass fibres.</a> Smart Mater. Struct. 15 (3), 704-710 (2006).</li><li>Dong, H., Esser-Kahn, A. P., 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=Chemical+treatment+of+poly(lactic+acid)+fibers+to+enhance+the+rate+of+thermal+depolymerization.">Chemical treatment of poly(lactic acid) fibers to enhance the rate of thermal depolymerization.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 4 (2), 503-509 (2012).</li><li>Esser-Kahn, A. P., Thakre, P. R., 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=Three-dimensional+microvascular+fiber-reinforced+composites.">Three-dimensional microvascular fiber-reinforced composites.</a> Adv. Mater. 23 (32), 3654-3658 (2011).</li><li>White, S. R., Blaiszik, B. J., Kramer, S. L. B., Olugebefola, S. C., Moore, J. S., Sottos, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-healing+polymers+and+composites.">Self-healing polymers and composites.</a> Am. Sci. 99 (5), 392 (2011).</li><li>Nguyen, D. T., Leho, Y. T., Esser-Kahn, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-dimensional+microvascular+gas+exchange+unit+for+carbon+dioxide+capture.">A three-dimensional microvascular gas exchange unit for carbon dioxide capture.</a> Lab Chip. 12 (7), 1246 (2012).</li><li>Nguyen, D. T., Leho, Y. T., Esser-Kahn, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+membrane+thickness+on+a+microvascular+gas+exchange+unit.">The effect of membrane thickness on a microvascular gas exchange unit.</a> Adv. Funct. Mater. , (2012).</li></ol>

Indførelsen af ​​SNOX katalysator i PLA fibre tillader fibrene at depolymerisere ved en lavere temperatur. Dette forhindrer nedbrydningen af ​​indlejring harpiks, i dette tilfælde PDMS. En brugerdefineret spindlen kræves til korrekt blande behandlingen opløsning (figur 5A). Spindlen er sammensat af seks bærestængerne omkring en central kerne, der er knyttet til en digital mixer. Fibrene er viklet omkring støttestængerne således at overfladearealet af emballagens fibre i kontakt med den ...

Naturlige systemer bruger omfattende vaskulære netværk til at lette mange biologiske funktioner. Massetransport kan opnås effektivt i sådanne systemer på grund af høje overfladeareal til volumenforhold og optimerede emballage strukturer. Mens mange syntetiske fremstillingsteknik kan producere mikrovaskulære strukturer kan ingen producere storstilet microvasculature samtidig opretholde kompleksitet og kompatibilitet med eksisterende fremstillingsmetoder 1-5. Strukturer såsom aviær lunge giver en inspiration. Hvordan kan vi fabrikere strukturer denne kompleksitet for at øge massetransport? Den fordampning af en opofrende Komponent (Vasc) kan producere store, komplekse mikrovaskulære strukturer 6-7. Denne metode anvender termisk depolymerisering og fordampning fjernelse af poly (mælkesyre) syre fibre til at danne hule kanaler, der er det omvendte af fiberen skabelonen. Dette er en opofrende teknik foreneligt med den eksisterende produktionmetoder. Meter lange, cylindriske mikrokanalplader mønstre kan dannes ved hjælp af denne fremstillingsproces. Dette kan bruges til at skabe vaskulariserede enheder såsom selvhelbredende polymerer og 3D mikrovaskulære carbon capture enheder 7-10. De carbon capture enheder blev inspireret af aviær lunge, der giver en effektiv gas-exchange-til-vægt forhold på grund af sin anvendelse under flyvningen. Den parabronchus er sammensat af Hexagonal mønstrede microchannels, hvilket giver stor gas valutakurser og strukturelt stabile gasudveksling enheder. For at skabe Varmevekslere med mikroskala funktioner tilpasset i tre dimensioner, vi udviklet en metode til selvstændigt opstramning fibre ved hjælp af en specialdesignet spænding board med guitar tunere og laser-micromachined plader. Hver fiber holdes på plads af ekstern spænding og mønsteret indstilles ved placeringen af ​​hullerne i pladen, hvorigennem fibrene løber.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tin (II) oxalate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>402761</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disperbyk 130</td>
			<td>BYK Additives &#38; Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trifluoroethanol</td>
			<td>Halocarbon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Malachite Green (technical grade)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M6880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide (&#8805;98%, pellets)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimethylsiloxane (PDMS)</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>3097358-1004</td>
			<td>Distributed from Ellsworth Adhesives</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(lactic) acid fibers</td>
			<td>Teijin Monofilament</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RW 20 Digital Mixer</td>
			<td>IKA</td>
			<td>3593001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desiccator Jar</td>
			<td>Pyrex</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Oven</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Third Hand</td>
			<td>Jameco Electronics</td>
			<td>26690</td>
			<td>Plate holder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glue Gun</td>
			<td>Stanley</td>
			<td>GR20L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLA Spindle</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tensioning Board</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

process of making three-dimensional microstructures using vaporization of a sacrificial component

Vaskulære strukturer i naturlige systemer er i stand til at levere høj massetransport gennem høj arealer og optimeret struktur. Få kunststof fremstillingsteknik er i stand til at efterligne kompleksiteten af ​​disse strukturer og samtidig opretholde skalerbarhed. Den fordampning af en opofrende Komponent (Vasc) proces er i stand til at gøre det. Denne proces bruger offerskikke fibre som en template til dannelse af hule, cylindriske microchannels indlejret i en matrix. Tin (II) oxalat (SNOX) er indlejret i poly (mælkesyre) syre (PLA) fibre, som letter brugen af ​​denne proces. Den SNOX katalyserer depolymerisering af PLA fibrene ved lavere temperaturer. Mælkesyre monomerer er gasformige ved disse temperaturer og kan fjernes fra den integrerede matrixen ved temperaturer, der ikke skader matrixen. Her viser vi en metode til at tilpasse disse fibre ved hjælp micromachined plader og en spændeanordning til at skabe komplekse mønstre af tredimensionalt klædt microchannels.Processen giver mulighed for udforskning af næsten enhver indretning af fiber topologier og strukturer.

Denne fremgangsmåde tilvejebringer en fremgangsmåde til fremstilling af mikrovaskulære strukturer indlejret i en harpiks. Disse strukturer kan være i overensstemmelse med en række forskellige mønstre (figur 2). Strukturen af ​​det mikrovaskulære netværk er kun begrænset af de strukturer, der kan dannes med rituelle fibre. Anvender et parallelt arrangement af mikrovaskulære kanaler, gas transport mellem fluidstrømme lettes som gasser krydse en gennemtrængelig ...

Watch this Scientific Journal Video about Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component at JoVE.com

Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component

Fordampning af en Sacrificial Komponent (Vasc) proces bruges til at fremstille mikrovaskulære strukturer. Denne procedure bruger blote poly (mælkesyre) syre fibre til at danne hule microchannels med præcis 3D geometriske positionering fra laser micromachined styreplader.

Processen med at gøre Tredimensionelle mikrostrukturer hjælp fordampning af en opofrende Component

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures

Fabrication, fortætning og Replica Molding af 3D kulstof nanorør mikrostrukturer

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip ...

Synthesis of Phase-shift Nanoemulsions with Narrow Size Distributions for Acoustic Droplet Vaporization and Bubble-enhanced Ultrasound-mediated Ablation

Syntese af Phase-shift nanoemulsions med smalle størrelse distributioner til Akustisk Droplet fordampning og Bubble-forstærket Ultralyd-medieret Ablation

High-intensity  focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To  enhance localized heating and improve thermal ablation in ...

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

Udvikling af en forsøgsopstilling til måling af Restitutionskoefficienten under vakuum

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

Fabrication Processen med silikone-baserede Dielektriske Elastomer aktuatorer

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

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Brug synkrotronstråling Microtomography at undersøge Multi-skala Tre-dimensionelle Mikroelektroniske pakker

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Three-dimensional Particle Tracking Velocimetry for Turbulence Applications: Case of a Jet Flow

Tre-dimensionel Particle Tracking Velocimetri for Turbulens Applications: Sagen om en Jet Flow

3D-PTV is a quantitative flow measurement technique that aims to track the Lagrangian paths of a set of particles in three dimensions using stereoscopic ...

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions ÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã‚Â A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

Udfordringer i Rheologisk Karakterisering af stærkt koncentrerede Karantæner - et casestudie til silketryk Silver Indsætter

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

Predicting Catalyst Extrudate Breakage Based on the Modulus of Rupture

Forudsige katalysator Extrudate brud baseret på Modulus for sprængning

The mechanical strength of extruded catalysts and their natural or forced breakage by either collision against a surface or by a compressive load in a ...

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

Tre-dimensionelle ultralyd nål Tip sporing med en Fiber-optisk ultralyd modtager

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