Name: prescribed 3-d direct writing of suspended micron/sub-micron scale fiber structures via a robotic dispensing system
Uploaded: 2015-06-12T13:00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Prescribed 3-D Direct Writing of Suspended Micron/Sub-micron Scale Fiber Structures via a Robotic Dispensing System at JoVE.com

This work is supported by the NSF-EPSCoR (grant #0814194) and the Department of Bioengineering.

<ol>
	<li>Andrew, K. E., Glenn, D. P., Simon, M. C., Dietmar, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+Electrospun+Scaffolds+with+Electrosprayed+Hydrogels+Leads+to+Three-Dimensional+Cellularization+of+Hybrid+Constructs.">Combining Electrospun Scaffolds with Electrosprayed Hydrogels Leads to Three-Dimensional Cellularization of Hybrid Constructs.</a> Biomacromolecules. 9 (8), 2097-2103 (2008).</li><li>Cho, S. M., Kim, Y. J., Kim, Y. S., Yang, Y., Ha, S. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+carbon+nanotube-polymer+composite+as+gas+sensing+materials.+Sensors.">The application of carbon nanotube-polymer composite as gas sensing materials. Sensors.</a> Proc. of IEEE. 2, 701-704 (2004).</li><li>Xu, F., Horak, P., Brambilla, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+microfiber+coil+resonator+refractometric+sensor.">Optical microfiber coil resonator refractometric sensor.</a> Optics Express. 15 (12), 7888-7893 (2007).</li><li>Dalton, P. D., Joergensen, N. T., Groll, J., Moeller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patterned+melt+electrospun+substrates+for+tissue+engineering.">Patterned melt electrospun substrates for tissue engineering.</a> Biomed. Mater. 3 (3), 034109 (2008).</li><li>Hadjizadeh, A., Doillon, C. J., Vermette, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioactive+polymer+fibers+to+direct+endothelial+cell+growth+in+a+three-dimensional+environment.">Bioactive polymer fibers to direct endothelial cell growth in a three-dimensional environment.</a> Biomacromolecules. 8 (3), 864-873 (2007).</li><li>Xu, C. Y., Inai, R., Kotaki, M., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aligned+biodegradable+nanofibrous+structure:+a+potential+scaffold+for+blood+vessel+engineering.">Aligned biodegradable nanofibrous structure: a potential scaffold for blood vessel engineering.</a> Biomaterials. 25 (5), 877-886 (2004).</li><li>You, Y. M., Lee, B. L. e. e. S. J., Lee, T. S., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+degradation+behavior+of+electrospun+polyglycolide,+polylactide,+and+poly(lactide-co-glycolide).">In vitro degradation behavior of electrospun polyglycolide, polylactide, and poly(lactide-co-glycolide).</a> J. Appl. Polym. Sci. 95 (2), 193-200 (2005).</li><li>Berry, 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=Endothelial+cell+scaffolds+generated+by+3D+direct+writing+of+biodegradable+polymer+microfibers.">Endothelial cell scaffolds generated by 3D direct writing of biodegradable polymer microfibers.</a> Biomaterials. 32 (7), 1872-1879 (2011).</li><li>Dalton, A. B., 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=Super-tough+carbon-nanotube+fibres.">Super-tough carbon-nanotube fibres.</a> Nature. 423, 703 (2003).</li><li>Dalton, A. B., 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=Continuous+carbon+nanotube+composite+fibers:+properties,+potential+applications,+and+problems.">Continuous carbon nanotube composite fibers: properties, potential applications, and problems.</a> J. Mater. Chem. , 1-3 (2004).</li><li>Sperling, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Introduction to physical polymer science. , 325-347 (1992).</li><li>Harfenist, S. 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=Direct+drawing+of+suspended+filamentary+micro-+and+nanostructures+from+liquid+polymers.">Direct drawing of suspended filamentary micro- and nanostructures from liquid polymers.</a> Nano. Lett. 4 (10), 1931-1937 (2004).</li><li>Yang, R. R., He, J. H., Xu, L., Yu, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bubble-electrospinning+for+fabricating+nanofibers.">Bubble-electrospinning for fabricating nanofibers.</a> Polymer. 50 (24), 5846-5850 (2009).</li><li>Berry, 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=Characterization+and+modeling+of+direct-write+fabrication+of+microscale+polymer+fibers.">Characterization and modeling of direct-write fabrication of microscale polymer fibers.</a> Polymer. 52 (7), 1654-1661 (2011).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Janome Desktop Robot JR2000N Series Operation Manual. , (2007).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Brookfield DV-II+ Programmable Viscometer Operating Manual, Manual No. M/97-164-B299. , (1999).</li><li>Flegler, S. L., Heckman, J. W., Klomparens, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Scanning and transmission electron microscopy : an introduction. , (1993).</li><li>Berry, S. M., Pabba, S., Cohn, R. W., Keynton, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct-Write+Drawing+of+Carbon+Nanotube/Polymer+Composite+Microfibers.">Direct-Write Drawing of Carbon Nanotube/Polymer Composite Microfibers.</a> J. Nanomater. 2012, 1-8 (2012).</li><li>Berry, S. M., Roussel, T. J., Cambron, S. D., Cohn, R. W., Keynton, R. S. <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+suspended+electrokinetic+microchannels+from+directly-written+sacrificial+polymer+fibers.">Fabrication of suspended electrokinetic microchannels from directly-written sacrificial polymer fibers.</a> Microfluid. Nanofluid. 13, 451-459 (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Перед тем каждом испытании, очень важно, чтобы вязкость, коэффициенты массопереноса и поверхностное натяжение тест из растворов полимеров быть точно измерена, чтобы определить, является ли робот и система дозирования способен обрабатывать желаемого полимера. Как было описано ранее в нашей группе, полимерные растворы должны сохранять адекватным: 1) поверхностное натяжение для того, чтобы образование жидких нитей в микронных / субмикронных структур; 2) вязкость, чтобы противостоять капиллярной разбить; и 3) скорость испарения для повышения волокна затвердевание 18. Синергия между этими параметрами является ключевым для успешного получения волокон более определенного диапазона диаметров. В то же время, нестабильность в любой из этих параметров предотвращает образование микронных / субмикронных масштаба волокон. Для поддержания синергии между этими параметрами при изготовлении волокна, важно, чтобы гарантировать, что игла и игольчатый клапан тщательно очищены после прямой записи сession, чтобы предотвратить: 1) загрязнение раствора; 2) снижение расхода раствора полимера через иглу; и, 3) чрезмерный рост в полимерной шарик на кончике иглы. Кроме того, температура-контроллер на нагреватель должен быть установлен до желаемой температуры для поддержания постоянной скорости испарения раствора полимера. Ветвь раздвоенного Волокна были 59%, 41% и 24% больше по диаметру, чем у опорных конструкций на рисунках 6-8, соответственно, с использованием 24% -ного раствора ПММА. Это, прежде всего, из-за расстояния, на котором волокна вничью. В частности, опорные конструкции взяты по всей ширине подложки (10,0 мм в Х и Y направлениях; 14,4 мм по диагонали). В результате, эти самые длинные волокна от общего подвесных конструкций. Раздвоенного отраслевых структур значительно короче, от 7 мм Максимальная длина до 2,5 мм. Это не короче длина рисунок волокон делает нетт эффективно индуцировать напряжение оптического волокна, необходимый в процессе прореживания волокна с целью получения волокон малого диаметра. С другой стороны, провода большего диаметра, должны служить в качестве опорных волокон, с тем чтобы эффективно поддерживать в дергать и деформации, индуцированной во раздвоенного ветви процесса вытягивания. Как бифуркации ветви, проведенная через опорные волокна, ремоделирование геометрии поддержки волокна могут возникать из-за чертежа сил, а также локализованного растворения полимера ПММА на границе между подложкой и разветвленных волокон из растворителя, присутствующего в Раствор полимера. Таким образом, в некоторых случаях, опорные волокна могут должны быть изготовлены из полимерного раствора, состоящего из более высокой концентрации полимера, чтобы произвести больший диаметр и механически прочных волокон. Есть в основном три эффективные методы для изменения существующего протокола, чтобы генерировать более широкий спектр поддержки и разветвленную волокнаДиаметры: 1) первоначально дозировать полимера из наконечника иглы больше (например, 25 г; ID = 254 мкм), чтобы обеспечить себе поддержку волокон, а затем обменять на кончике иглы меньше (например, 32 г; ID = 101,6 мкм) для изготовления мелкие разветвленные волокна; 2), как указано выше, использование нескольких концентрациях полимера; и / или 3) отрегулировать скорость подачи, т.е. скорость, с которой проходит этап, где увеличение скорости подачи производит волокна меньшего диаметра и уменьшения скорости подачи создает волокна большего диаметра. На сегодняшний день, мы смогли успешно изготовить волокна, как малые, как 90 нм; Однако, выход волокна в этом измерении является низкой из-за капиллярного распада. Одним из ограничений автоматизированной прямого процесса записи является то, что только один концентрации полимерного раствора можно обойтись одновременно. Это ограничивает уровень сложности подвесных конструкций, которые будут разработаны без: 1) добавить второй дозирующий клапан к роботу;или 2) удалить существующий клапан и выполнять протокол очистки (раздел 3.4) перед нанесением второго полимерного раствора, который занимает дополнительное время. Второе ограничение является скорость подачи (или скорость печати), где максимальная скорость подачи, что система способна достигать 500 мм / сек. Тем не менее, существует компромисс между скоростью подачи и формирование волокна. В частности, если силы инерции (силы из-за скорости подачи) больше сил поверхностного натяжения и скорости испарения раствора полимера, формирование волокна не происходит. С другой стороны, если скорость подачи слишком низкая, волокна будут разрушения из-за чрезмерного испарения до и во время процесса удлинения. В-третьих, волокна и структура размеры ограничены рабочем диапазоне этапе робота, т.е. 200 мм, 200 мм и 25 мм (с позиционной точностью 10 мкм) в X, Y и Z. соответственно. Тем не менее, этот процесс делает возможным образование высоким соотношением сторон (волокно лength: диаметр) волокон. Стратегически изменения дозирования размер зонда и концентрации раствора полимера позволит в более широком диапазоне диаметров волокна, создавая возможность для создания свободно подвешенных структур более высокой сложности. Следуя протоколы указано выше, микрон и диаметром субмикронных полимерных волокон могут быть созданы с высоким уровнем пространственного управления, используя поверхностное натяжение приводом механики жидкости из полимерных растворов, которые не могут управляться с любыми другими мокрый, сухой или электропрядения процессов , Из предыдущих работ 8,19, мы знаем, что этот метод может быть использован для изготовления сложная микро / субмикронных жидкостных устройств 19 и биоинженерных каркасов 8. Это дешево и легко метод имеет свои преимущества по сравнению с традиционными методами изготовления станок во многих отношениях.

За последние несколько десятилетий, разнообразие методов изготовления, таких как мокрое прядение, сухое прядение и электропрядения, были использованы для создания новых структур полимерного волокна с разнообразными и надежных биологических, химических, электрических и механических свойств 1-12. Хотя эти методы вращающиеся способны генерировать приостановлено трехмерные волокна, они ограничены в их способности точно контролировать ориентацию волокон в трех измерениях, так как осаждение волокон с помощью этих процессов случайный характер. Кроме того, эти методы ограничены в одномерном диапазона для изготовления волокон; В частности, волокна, полученные с помощью мокрой и сухой прядения различаться в диаметре от десятков до сотен микрон, а электроформования урожаи волокна с диаметрами в диапазоне от нескольких десятков нанометров до одного микрона 13. Для обеспечения более точного контроля ориентации волокон в 3-D пространстве, наша группа разработала себя-assemble или &quot;прямой записи&quot; волокна Процесс изготовления, что непосредственно выбрасывает полимерный материал из полого капилляра, а затем рисует отдельные волокна, которые тонкие и затвердевают в предсказуемых диаметров волокон, используя поверхностного натяжения жидкости приводом механику 14. Наша первоначальная система прямого записи для повышения уровня контроля положения волокна и диаметром состоял из пользовательской изготовлены пружинным системы шприц выдачи, прикрепленной к головке выполненного на заказ сверхвысокой точности Micromilling машины (Рисунок 1). UHPMM был этап с позиционной разрешением 1,25 нм в направлениях х и у и 20 нм в направлении Z, который был программно контролируемой создать микрон и масштабные провода и структуры субмикронных. Одним из ограничений этой конкретной системы непосредственного записи было отсутствие управления потоком раствора полимера через кончик иглы. Хотя пружиной Система дозирования успешно создана постоянная ФлоW через наконечник, постоянно расширяется сферической шарик из раствора полимера был создан на выходе из наконечника шприца, которое изменяется по размеру и объему в зависимости от условий окружающей среды. <img alt="Фигура 1" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig1.jpg" /> Рисунок 1. Изображение Ультра машина высокой точности Micromilling:. Первое прямое система записи используется в изготовлении мкм / субмикронных крупномасштабные структуры <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a> Несостоятельность этого источника шарик влияние на способность системы к постоянно изготовления проводов, установленном диаметре. Хотя и, сооружения были успешно получены с использованием этой прямой процесс записи, усиление процесса по усилению контроля потока раствора полимера позволит более PreciSE, назначают диаметр волокна посредством регулирования размера шарика у кончика шприца. Таким образом, эта работа описывает реализацию 3-осевой системы автоматизированного дозирования с пневматическим приводом дозатора клапана точно контролировать расход раствора полимера и наконечник шарик размер, чтобы создать предписанной, мкм / субмикронных подвесных конструкций.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<colgroup>
		<col span="2" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr>
			<td>ROBOT DR2203N 3 AXES 200MM X 200MM</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7023145</td>
			<td>3-Axis Robot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CONTROLLER 7100, DISPENSE VALVE</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7015340</td>
			<td>Valve Controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MICRODOT VALVE</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7021233</td>
			<td>Microdot Valve</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROBOT ACC FIXTURE PLATE 200MM</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7028276</td>
			<td>Fixture Platen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROBOT ACC DRN / DSRN POINTS SOFTWAR</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7023144</td>
			<td>JR-C Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROBOT MOUNT VALVE UNIVERSAL</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7028273</td>
			<td>Microdot Valve Mount</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 PSI BARREL PRESS. REGULATOR</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7020585</td>
			<td>Barrel Regulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KIT O BRL/PIST 5CC CL/WH 40</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7012096</td>
			<td>5CC Barrels with Pistons</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ADAPTER ASM O 5CC BL</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7012054</td>
			<td>Pneumatic Barrel Adapter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TIP 30GA .006X.25 LAVNDR 50PC</td>
			<td>Nordson EFD</td>
			<td>7018424</td>
			<td>30 GA Needle Tip (0.250&#34; length)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric Baseboard Heater (500W, 30&#34; length)</td>
			<td>Cadet</td>
			<td>2F500</td>
			<td>Heater</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature Controller with Timer</td>
			<td>Control Company</td>
			<td>130726596</td>
			<td>Temperature Controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>eScope USB Microscope</td>
			<td>OiTez</td>
			<td>DP-M02</td>
			<td>200X USB Microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(methyl methacrylate)</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>182265-500G</td>
			<td>PMMA Powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorobenzene</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>284513</td>
			<td>Solvent to dissolve PMMA</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

prescribed 3-d direct writing of suspended micron/sub-micron scale fiber structures via a robotic dispensing system

A 3-axis dispensing system is utilized to control the initiating and terminating fiber positions and trajectory via the dispensing software. The polymer fiber length and orientation is defined by the spatial positioning of the dispensing system 3-axis stages. The fiber diameter is defined by the prescribed dispense time of the dispensing system valve, the feed rate (the speed at which the stage traverses from an initiating to a terminating position), the gauge diameter of the dispensing tip, the viscosity and surface tension of the polymer solution, and the programmed drawing length. The stage feed rate affects the polymer solution&#8217;s evaporation rate and capillary breakup of the filaments. The dispensing system consists of a pneumatic valve controller, a droplet-dispensing valve and a dispensing tip. Characterization of the direct write process to determine the optimum combination of factors leads to repeatedly acquiring the desired range of fiber diameters. The advantage of this robotic dispensing system is the ease of obtaining a precise range of micron/sub-micron fibers onto a desired, programmed location via automated process control. Here, the discussed self-assembled micron/sub-micron scale 3D structures have been employed to fabricate suspended structures to create micron/sub-micron fluidic devices and bioengineered scaffolds.

Изображения реальных структур, полученных с помощью 3-осевого робота и прямой метод записи для каждого из соответствующих конструкций и алгоритмов JR C-точка, определенная на рисунках 3-5a &amp; B выше, показаны на фиг.6А, 7А и 8А. Как можно видеть, в полученных изображений, трехмерные, свободно подвешенные волокна успешно &quot;написано&quot; был на подложках точно манипулировать наконечник дозатора с установленными пространственного расположения в том числе инициирующий / прекращения точки, а также точки пересечения. Вставки из этих фигур увеличить точки пересечения взвешенных волокон, которые демонстрируют способность системы точно контролировать ориентацию волокон (Рисунки 6B, 7B и 8B) в 3-D пространстве. <img alt="Рисунок 6" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig6.jpg" /> Рисунок 6. () Op<html> ческое изображение, изготовленной &quot;четверки&quot; приостановлено веб структуру, имеющую 2 поддержки волокна (диагоналей) и 12 раздвоенного разветвленные ПММА волокна (15X оптическое увеличение; масштаб бар = 1 мм), (б) СЭМ-изображение одного раздвоенного волокна (289X увеличении; масштаб бар = 100 мкм). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig6large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a> <img alt="Рисунок 7" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig7.jpg" /> Рисунок 7. (А) Оптическое изображение изготовленного &quot;симметричного&quot; подвешенного веб структуры, имеющей от 1 поддержки волокна (по горизонтали) и 11 раздвоенного разветвленные ПММА волокна (15X оптическое увеличение; масштаб бар = 1 мм), (В) СЭМ-изображение одного раздвоенный волокно (107X увеличение; масштаб бар = 100 мкм).52834fig7large.jpg &quot;цель =&quot; _ пустое &quot;&gt; Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры. <img alt="Рисунок 8" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig8.jpg" /> Рисунок 8. (А) Оптическое изображение изготовленного &quot;двойного шеврона&quot; приостановлено веб структуру, имеющую 1 поддержки волокна (по горизонтали) и 22 раздвоенного разветвленные ПММА волокна (15X оптическое увеличение; масштаб бар = 1 мм), (б) СЭМ-изображение одного раздвоенный волокна. (80X увеличение, масштаб бар = 100 мкм) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig8large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a> Рисунок 9 показывает крупным планом вид последовательной точка-точка порядка изготовления волокна, при котором 3-осевой робот и система дозирования может генерировать свободно взвешенных веб-подобных структур. Р<html> olymer контактные точки, отображаемые с номерами соответствуют программным начала и прекращения точек в JR-C программное обеспечение ссылка в 3В выше. Стрелки представляют траекторию робота. Рисунок 10 отображает микрон и субмикронных полимерных волокон, которая демонстрирует способность системы прямого Написать на изготовить провода различных размеров. <img alt="Рисунок 9" src="/files/ftp_upload/52834/52834fig9.jpg" /> Рисунок 9. РЭМ изображения, иллюстрирующая последовательный точка-точка порядка изготовления для рисования микрон и субмикронных полимерных волокон (29X увеличении; масштаб бар = 200 мкм). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig9large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a> 2834 / 52834fig10.jpg &quot;/&gt; Рисунок 10. СЭМ изображения микрон (6,5 мкм) и к югу от микрона (555 нм) волокон составленных с использованием 20% концентрация раствора полимера ПММА. (2,270X увеличения; масштаб бар = 2 мкм) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52834/52834fig10large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этот показатель.</a> Полимер длина волокна и диаметр были измерены с использованием сканирующего электронного микроскопа. Таблица 1 показывает средний диаметр проволоки для каждого уникального структуры представлены на рисунках 6-8 выше, соответствующие ветви разветвленных волокон и опорных волокон. Таблицы 2 отображает параметры полимерные которые были измерены от 24% ПММА решений, которые были использованы для изготовления конструкций, указанных выше. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td> Диаметр Структура на рисунке 6</td><td> Диаметр Структура на рисунке 7 </td><td> Диаметр Структура на рисунке 8 </td></tr><tr><td> Поддержка волокна </td><td> 8.65 ± 1.43 мкм </td><td> 9.39 ± 1.23 мкм </td><td> 9.31 ± 1.65 мкм </td></tr><tr><td> Отрасль волокна </td><td> 20.96 ± 3.35 мкм </td><td> 15.92 ± 1.44 мкм </td><td> 12.24 ± 5.42 мкм </td></tr></tbody></table> Таблица 1. Средние диаметры взвешенных поддержки и отраслевых волокон показаны на рисунках 6-8 для 24% -ного раствора ПММА. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td> 24% ПММА </td></tr><tr><td> Вязкость (Па * сек) </td><td> 35.19 </td></tr><tr><td> Поверхностное натяжение (мН / м) </td><td> 262,01 </td></tr><tr><td&gt; массообмена Коэффициент (м / сек) </td><td> 8.59 х 10 -8 </td></tr></tbody></table> Таблица 2. Полимерные параметры 24% ПММА решений, которые были использованы для изготовления волокна структуры, представленные в этой работе.

Watch this Scientific Journal Video about Prescribed 3-D Direct Writing of Suspended Micron/Sub-micron Scale Fiber Structures via a Robotic Dispensing System at JoVE.com

Prescribed 3-D Direct Writing of Suspended Micron/Sub-micron Scale Fiber Structures via a Robotic Dispensing System

Здесь мы приводим протокол для изготовления свободно взвешенные, мкм / субмикронных масштаба полимерные волокна и &quot;WEB-как&quot; структуры, созданные с помощью автоматизированного прямом порядке записи с помощью системы дозирования 3-оси.

Показания 3-D прямой записи Подвесные мкм / субмикронных Масштаб волокнистые структуры с помощью роботизированной распределительной системе

A 3-axis dispensing system is utilized to control the initiating and terminating fiber positions and trajectory via the dispensing software. The polymer ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Изготовление однородных наномасштабных полостей с помощью кремниевой прямой вафельной связи

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Writing and Low-Temperature Characterization of Oxide Nanostructures

Написание и низкотемпературной Характеристика оксидных наноструктур

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions.  Oxide ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Запись брэгговских решеток в Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

Роботизированной платформы по изучению ласт в Калифорнии морской лев

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

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

Трехмерные ультразвуковые иглы отзыв отслеживания с приемником волоконно оптических УЗИ

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

Conducting Elevated Temperature Normal and Combined Pressure-Shear Plate Impact Experiments Via a Breech-end Sabot Heater System

Проведение повышенные температуры нормальной и комбинированный давления сдвига пластины воздействия эксперименты через систему нагреватель казенник Сабо

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The ...

A Random-displacement Measurement by Combining a Magnetic Scale and Two Fiber Bragg Gratings

Измерение случайного перемещения путем объединения магнитной шкалы и двух волтоволоконных гратор Брэгга

Long-distance displacement measurements using optical fibers have always been a challenge in both basic research and industrial production. We developed ...

Design and Implementation of a Bespoke Robotic Manipulator for Extra-corporeal Ultrasound

Разработка и осуществление заказ манипулятора робота для экстра телесной УЗИ

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ...

A Rapid Method for Modeling a Variable Cycle Engine

Быстрый метод моделирования двигателя переменного цикла

The variable cycle engines (VCE) that combine the advantages of turbofan and turbojet engines, are widely considered to be the next generation aircraft ...

Characterization of SiN Integrated Optical Phased Arrays on a Wafer-Scale Test Station

Характеристика интегрированных оптических фазированных массивов SiN на испытательной станции Вафель-Шкала

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for ...