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

Dit werk werd ondersteund door de AFOSR Young Investigator programma in het kader FA9550-12-1-0352 en een 3M Non-Zelfstandig Faculty Award. De auteurs willen graag Lalisa Stutts en Janine Tom bedanken voor nuttige discussie met betrekking tot dit project. De auteurs danken de Calit2 Microscopy Center en Laser Spectroscopy faciliteit aan de University of California, Irvine voor het toestaan ​​van het gebruik van haar faciliteiten. Hodge Harland en de UCI Exacte Wetenschappen Machine Shop worden bedankt voor de fabricage van gereedschappen. Poly (melkzuur) zuur vezels werden genereus geleverd door Teijin Monofilament.

1. Katalyseren Sacrificial Vezels <ol><li> Wikkel de gewenste hoeveelheid poly (melkzuur) zuur vezels rond het onderste ¾ maat spil. Verminderen fiber overlap aan de maximale oppervlakte exposure gebied. </li><li> Meng gedeïoniseerd H2O met 40 ml Disperbyk 130 in een gesloten fles en schud totdat een homogene oplossing wordt verkregen. Plaats dan een bekerglas 1000 ml in een waterbad bij 37 ° C en giet trifluorethanol het bekerglas. De hoeveelheid H2O en TFE, hangt af van de PLA vezeldiameter ...

<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>

De invoering van de SNOX katalysator in de PLA vezels kunnen de vezels depolymeriseren bij een lagere temperatuur. Dit voorkomt de degradatie van de inbedding hars, in casu PDMS. Een aangepaste spil moet de behandelingsoplossing (figuur 5A) meng goed. De spil bestaat uit zes draagstangen rondom een ​​centrale kern die hecht aan een mixer. De vezels zijn gewikkeld rond de steunstangen zodat het oppervlaktegebied van de verpakking vezels in contact met de katalytische oplossing werd gemaximaliseerd. D...

Natuurlijke systemen uitgebreid vasculaire netwerken vele biologische functies te vergemakkelijken. Massatransport efficiënt in dergelijke systemen als gevolg van hoge oppervlak tot volume verhouding en geoptimaliseerde verpakking constructies worden gerealiseerd. Hoewel veel synthetische fabricagetechnieken kan produceren microvasculaire structuren, kan geen grootschalige microvasculatuur produceren met behoud van complexiteit en compatibiliteit met bestaande fabricagemethoden 1-5. Structuren zoals het aviaire long bieden een inspiratie. Hoe gaan we fabriceren structuren van deze complexiteit voor het verbeteren van massatransport? De verdamping van een Sacrificial Component (Vasc) kan produceren grootschalige, complexe microvasculaire structuren 6-7. Deze methode gebruikt de thermische depolymerisatie en verdamping verwijderd poly (melkzuur) zuur vezels holle kanalen die de inverse van de vezel matrijs vormen. Dit is een offer techniek verenigbaar met de bestaande productie-methoden. Meter lange, cilindrische microkanaal patronen kunnen worden gevormd middels het fabricageproces. Dit kan worden gebruikt om gevasculariseerd apparaten zoals zelfherstellende polymeren en 3D microvasculaire afvangen eenheden 7-10 creëren. De carbon capture eenheden werden geïnspireerd door het aviaire longen die een efficiënte gas-uitwisseling-to-gewichtsverhouding gevolg geeft aan het gebruik ervan tijdens de vlucht. De parabronchus is samengesteld uit hexagonaal patroon microkanalen, die een hoge gas wisselkoersen en structureel stabiel gasuitwisseling eenheden biedt. Om te wisselen eenheden te creëren met microschaal functies uitgelijnd in drie dimensies, we een methode van zelfstandig spannen vezels met behulp van een op maat ontworpen spanning raad met gitaar tuners en laser-micromachined platen ontwikkeld. Elke vezel wordt op zijn plaats gehouden door externe spanning en het patroon wordt door de plaatsing van de gaten in de plaat, waardoor de vezels lopen instellen.

<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

Vasculaire structuren in natuurlijke systemen zijn in staat om hoge massa vervoer aan te bieden door middel van groot oppervlak en geoptimaliseerde structuur. Enkele kunststof fabricagetechnieken kunnen de complexiteit van deze structuren nabootsen behoud schaalbaarheid. De verdamping van een Sacrificial Component (Vasc) proces is in staat om dit te doen. Dit proces maakt gebruik offers vezels als een sjabloon om holle, cilindrische microkanalen ingebed in een matrix. Tin (II) oxalaat (SNOX) is ingebed in poly (melkzuur) (PLA) vezels die het gebruik van dit proces vergemakkelijkt. De SNOX katalyseert de depolymerisatie van de PLA vezels bij lagere temperaturen. Het melkzuur monomeren zijn gasvormig bij deze temperaturen en kunnen vanaf de geïntegreerde matrix verwijderd worden bij temperaturen die niet de matrix niet beschadigen. Hier laten we een methode voor het uitlijnen van deze vezels met behulp micromachined borden en een spaninrichting om complexe patronen van driedimensionaal gekleed microkanalen maken.Het proces maakt de exploratie van vrijwel elke regeling van vezels topologieën en structuren.

Deze procedure verschaft een werkwijze voor het vervaardigen microvasculaire structuren ingebed in een hars. Deze structuren kunnen voldoen aan een verscheidenheid van patronen (figuur 2). De structuur van het microvasculaire netwerk is alleen beperkt door de structuren die kunnen worden gevormd met de opofferende vezels. Met behulp van een parallelschakeling van microvasculaire kanalen, gastransport tussen vloeistofstromen wordt vergemakkelijkt als gassen steken een permeab...

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

De verdamping van een Sacrificial Component (Vasc) proces wordt gebruikt om microvasculaire structuren fabriceren. Deze procedure maakt gebruik van opofferende poly (melkzuur) zuur vezels om holle microchannels vormen met nauwkeurige 3D geometrische positionering door het laser micromachined geleidingsplaten.

Proces van het maken van drie-dimensionale Microstructuren behulp Verdamping van een Sacrificial 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, verdichting, en Replica Molding van 3D Carbon Nanotube Microstructuren

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

Synthese van Phase-shift Nanoemulsions met smalle Grootte Uitkeringen voor akoestische Droplet-verdamping en Bubble-enhanced Ultrasound-gemedieerde 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

Ontwikkeling van een experimentele opstelling voor het meten van de Coëfficiënt van Restitutie onder vacuüm

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

Fabricageproces van siliconen gebaseerde diëlektrische Elastomer Actuators

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

Met behulp van Synchrotron Radiation Microtomografie Multi-scale Driedimensionale Microelectronic pakketten Onderzoek

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

Driedimensionale Particle Tracking Velocimetry voor Turbulence Applications: Case van een 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

Uitdagingen in Reologische karakterisering van sterk geconcentreerde Suspensions - Een Case Study for-Zeefdruk Silver Plakt

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

Voorspellende katalysator Extrudate breuk op basis van de absolute waarde van de breuk

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

Driedimensionale ultrasone naald Tip Tracking met een glasvezel echografie-ontvanger

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