Name: process of making three-dimensional microstructures using vaporization of a sacrificial component
Uploaded: 2013-11-02T17:00:00
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이 작품은 FA9550-12-1-0352와 3M 비 종신 교수 상 아래 AFOSR 젊은 조사자 프로그램에 의해 지원되었다. 저자는이 프로젝트에 관한 도움을 토론 Lalisa Stutts과 재닌 톰에게 감사의 말씀을 전합니다. 저자는 시설의 사용을 허용을 위해 캘리포니아 대학 어바인에 Calit2 현미경 센터 및 레이저 분광학 시설을 주셔서 감사합니다. 호지 할 랜드 및 UCI 물리 과학 기계 공장은 도구의 제작을 위해 확인됩니다. 폴리는 (유산균) 산 섬유는 넉넉한 테이 모노 필라멘트에 의해 제공되었다.

1. 희생 섬유를 촉매 <ol><li> 낮은 주위 폴리 (젖산) 산 섬유 ¾ 정의 스핀들의 원하는 금액을 래핑합니다. 최대 표면적 노출을 제공하기 위해 섬유 중복을 줄일 수 있습니다. </li><li> 밀폐 된 병에 Disperbyk 130 40 ml의 탈 이온화 된 H 2 O를 혼합하고 균질 한 용액이 얻어 질 때까지 흔 듭니다. 그런 다음 37 ° C에서의 물을 욕조에 1,000 ml로 비커를 놓고 비커에 트리 플루오을 붓는다. 사용하는 H ...

<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>

PLA 섬유에 SnOx 촉매의 도입은 섬유가 낮은 온도에서 depolymerize 할 수 있습니다. 이것은이 경우 PDMS에 임베딩 수지의 열화를 방지 할 수 있습니다. 사용자 정의 스핀들이 제대로 처리 솔루션 (그림 5A)를 혼합해야합니다. 스핀들은 디지털 믹서에 연결하는 중앙 코어를 둘러싸는 여섯 지원 봉으로 구성되어 있습니다. 섬유는 촉매 용액과 접촉하는 포장 섬유의 표면 영역을 최대화하도록 ?...

자연 시스템은 많은 생물학적 기능을 촉진하기 위해 광범위한 혈관 네트워크를 사용합니다. 대중 교통은 볼륨 비율 및 최적화 포장 구조 표면적으로 인해 이러한 시스템에서 효율적으로 달성 될 수있다. 많은 합성 제조 기술은 미세 혈관 구조를 생성 할 수 있지만 기존의 제조 방법 1-5 복잡성과 호환성을 유지하면서, 아무도 대규모 미세 혈관을 생성 할 수 없습니다. 이러한 조류 폐와 같은 구조는 영감을 제공합니다. 우리가 어떻게 대중 교통을 향상이 복잡한 구조를 조작합니까? 희생 구성 요소의 증발 (VASC)는 대규모의 복잡한 혈관 구조 6-7 생성 할 수 있습니다. 이 방법은 열 해​​중합과 폴리의 증발 제거 (젖산) 섬유 템플릿의 역이다 빈 채널을 형성하는 산 섬유를 사용합니다. 이 기존의 제조와 호환 희생 기술입니다방법. 미터 길이의 원통형 미세 패턴이 제조 공정을 이용하여 형성 될 수있다. 이 예 7-10자가 치유 고분자 및 3D 미세 혈관 탄소 포집 장치와 같은 혈관 장치를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 탄소 포집 장치는 비행의 사용에 효율적인 가스 교환에 무게 비율 때문에 제공 조류 폐에 의해 영감을했다. parabronchus이 높은 가스 환율과 구조적으로 안정적인 가스 교환 장치를 제공 육각형 패턴 미세으로 구성되어 있습니다. 세 가지 차원에서 정렬 된 마이크로 기능과 함께 교환 단위를 생성하기 위해, 우리는 독립적 기타 튜너와 레이저 미세 가공 플레이트 맞춤 설계 장력 보드를 사용하여 섬유를 긴장하는 방법을 개발했다. 각각의 섬유는 외부 장력에 의해 장소에서 개최되고 패턴은 섬유가 실행되는 통해 플레이트에 구멍의 위치에 의해 설정됩니다.

<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

자연 시스템의 혈관 구조는 높은 표면적과 최적화 된 구조를 통해 높은 대량 전송을 제공 할 수 있습니다. 몇 가지 합성 물질 제조 기술은 확장 성을 유지하면서 이러한 구조의 복잡성을 모방 할 수 있습니다. 희생 구성 요소 (VASC) 프로세스의 증발은 그렇게 할 수 있습니다. 이 과정은 매트릭스 내에 포함 된 중공 원통형 미세을 형성하는 템플릿으로 희생 섬유를 사용합니다. 주석 (II) 수산 (SnOx)는 폴리 (젖산)이 프로세스의 사용을 용이하게 산 (PLA) 섬유 내에 포함되어 있습니다. SnOx 낮은 온도에서 PLA 섬유의 해중합을 촉진. 젖산 단량체는이 온도에서 기체이며 행렬을 손상하지 않는 온도에서 내장 행렬에서 제거 할 수 있습니다. 여기에서 우리는 3 차원 배열 마이크로의 복잡한 패턴을 만들 미세 접시와 장력 장치를 사용하여 이러한 섬유를 정렬하는 방법을 보여줍니다.이 과정은 섬유의 거의 모든 배열의 탐사 토폴로지 구조를 할 수 있습니다.

이 절차는 수지 내에 포함 된 미세 혈관 구조를 제조하는 방법을 제공합니다. 이러한 구조는 다양한 패턴 (그림 2)을 준수 할 수 있습니다. 미세 혈관 네트워크의 구조는 희생 섬유 형성 할 수 구조에 의해 제한됩니다. 가스 투과성 채널 간 막을 통과로 미세 혈관 채널, 유체 흐름 사이의 가스 수송의 병렬 배열을 사용하는 것이 용이합니다. 이러한 장치는 리소그?...

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

희생 구성 요소 (VASC) 프로세스의 증발은 미세 혈관 구조를 조작하는 데 사용됩니다. 이 절차는 레이저 미세 가이드 플레이트가 제공하는 정확한 3D 기하학적 위치와 중공 미세을 형성하는 희생 폴리 (젖산) 산 섬유를 사용합니다.

희생 구성 요소의 증발을 사용하여 세 가지 차원 미세 만들기의 과정

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

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3D 카본 나노튜브 Microstructures의 제조, Densification 및 복제 성형

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

연구

공학

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음향 액적 기화 및 버블이 강화 된 초음파로 인한 박리에 대한 좁은 크기 분포와 위상 - 교대 Nanoemulsions의 합성

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

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