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 arbeidet ble støttet av AFOSR Young Investigator Program under FA9550-12-1-0352 og en 3M ikke-fast stilling fakultet Award. Forfatterne ønsker å takke Lalisa Stutts og Janine Tom for nyttig diskusjon knyttet til dette prosjektet. Forfatterne takker Calit2 Mikroskopi Center og Laser spektroskopi Facility ved University of California, Irvine for å tillate bruk av sine fasiliteter. Hodge Harland og UCI Physical Sciences Machine Shop er anerkjent for fabrikasjon av verktøy. Poly (melkesyre) syre fibre ble sjenerøst gitt av Teijin Monofilament.

En. Katalyserende Sacrificial Fibers <ol><li> Pakk den ønskede mengden av poly (melkesyre) syre fibre rundt nedre ¾ av tilpasset spindelen. Minsker fiber overlapping for å gi det maksimale overflateareal eksponering. </li><li> Bland deionisert H2O med 40 ml Disperbyk 130 i en lukket flaske og rist til en homogen oppløsning er oppnådd. Deretter plasserer et 1000 ml begerglass i et vannbad ved 37 ° C og hell trifluoretanol i begerglasset. Mengden av H2O og TFE å benytte er avhengig av PLA fi...

<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>

Innføringen av SnOx katalysator i PLA fibre gjør det mulig for fibrene å depolymerize ved en lavere temperatur. Dette hindrer degradering av det integrerende harpiks, i dette tilfelle PDMS. En tilpasset spindelen er nødvendig for å riktig blande behandlingsoppløsningen (figur 5A). Spindelen består av seks støttestenger som omgir en sentral kjerne som kan festes til en digital blander. Fibrene blir pakket rundt støttestengene, slik at overflatearealet av de innpakning fibrene i kontakt med den k...

Naturlige systemer bruker omfattende vaskulære nettverk for å legge til rette for mange biologiske funksjoner. Massetransporten kan oppnås effektivt i slike systemer på grunn av høyt overflateareal til volum-forhold og optimal pakking strukturer. Mens mange syntetiske fabrikasjon teknikker kan produsere mikrovaskulære strukturer, kan ingen produsere i stor skala microvasculature samtidig opprettholde kompleksitet og kompatibilitet med eksisterende produksjonsmetoder 1-5. Strukturer som aviær lunge gi en inspirasjon. Hvordan dikte vi strukturer av denne kompleksiteten for å øke masse transport? Den Fordamping av en oppofrende Component (VaSC) kan produsere store, komplekse mikrovaskulære strukturer 6-7. Denne metoden bruker den termiske depolymerization og fordamping fjerning av poly (melkesyre) syre fibre for å danne hule kanaler som er den inverse av fiber mal. Dette er en oppofrende teknikk kompatibel med eksisterende produksjonmetoder. Meter lange, sylindriske microchannel mønstre kan dannes ved hjelp av denne fabrikasjon prosessen. Dette kan brukes til å lage vaskularisert enheter som selvhelbredende polymerer og 3D mikrovaskulære karbonfangst enheter 7-10. De karbonfangst enheter ble inspirert av aviær lunge som gir en effektiv gass-exchange-til-vekt-forhold på grunn av sin bruk i fly. Den parabronchus består av hexagonally mønstrede microchannels, som gir høye gass valutakurser og strukturelt stabile gassutvekslingsoverflate enheter. For å skape byttekomponentene med mikroskala funksjoner innrettet i tre dimensjoner, har vi utviklet en metode for selvstendig stramming fibrene ved hjelp av en spesialdesignet spenning bord med gitar tunere og laser-mikromaskinerte plater. Hver fiber holdes på plass ved hjelp av ekstern spenning og mønsteret er bestemt av plasseringen av hullene i platen gjennom hvilken fibrene drives.

<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 å tilby høy massetransport gjennom høye flater og optimalisert struktur. Et par syntetisk materiale fabrikasjonsteknikker er i stand til å etterligne kompleksiteten av disse strukturene og samtidig opprettholde skalerbarhet. Den Fordamping av en oppofrende Component (VaSC) prosessen er i stand til å gjøre det. Denne prosessen bruker offer-fibrer som en mal for å danne hule, sylindriske mikrokanaler integrert i en matrise. Tinn (II) oksalat (SnOx) er integrert i poly (melkesyre) syre (PLA) fibre som letter bruken av denne prosess. Den SnOx katalyserer depolymerisering av PLA fibrene ved lavere temperaturer. Melkesyren monomerene er gassformige ved disse temperaturene, og kan fjernes fra den innebygde matrise ved temperaturer som ikke skader matrisen. Her viser vi en metode for å samkjøre disse fibrene ved hjelp mikromaskinerte plater og en spennanordning å lage komplekse mønstre av tre-dimensjonalt kledd microchannels.Prosessen gjør det mulig for utforskning av praktisk talt alle arrangement av fiber topologier og strukturer.

Denne fremgangsmåten tilveiebringer en fremgangsmåte for fremstilling av mikrovaskulære strukturer integrert i en harpiks. Disse strukturene kan samsvare med en rekke mønstre (figur 2). Strukturen av mikrovaskulær nettverket er kun begrenset av de strukturene som kan dannes idet offermaterialet fibre. Ved hjelp av en parallell ordning av mikrovaskulære kanaler, gass transport mellom fluidstrømmer er tilrettelagt som gasser traversere en gjennomtrengelig inter-kanal me...

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

Fordampningen av en Offerring Komponent (VaSC) prosessen brukes til å fabrikkere mikrovaskulære strukturer. Denne fremgangsmåten bruker offerplasser poly (melkesyre) syre fibre for å danne hule microchannels med presis 3D geometriske posisjonering levert av laser mikromaskinerte styreplatene.

Prosessen med å lage tre-dimensjonale mikrostrukturene hjelp fordamping av en oppofrende 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

Fabrikasjon, Fortetting, og Replica Molding av 3D karbon 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 av fase-shift nanoemulsions med smale størrelse Distribusjoner for Acoustic Droplet Fordamping og Bubble-forbedret ultralyd-mediert Ablasjon

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

Utvikling av en Forsøksoppsett for måling av Coefficient of Restitusjon under vakuum betingelser

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

Fabrikasjon Process av silikon-baserte Transformator 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

Bruke Synchrotron Radiation microtomography å etterforske Multi-skala Tredimensjonal Mikro 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

Tredimensjonal Particle Tracking velocimetry for Turbulence Applications: Case av 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

Utfordringer i Reologi Karakterisering av høykonsentrerte utestengelse - A Case Study for silketrykk Silver Limer

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

Forutsi Catalyst Extrudate brudd basert på Modulus av brudd

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

Tredimensjonale ultralyd nål tips sporing med fiberoptisk ultralyd mottaker

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