Name: inkjet-printed polyvinyl alcohol multilayers
Uploaded: 2017-05-11T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers at JoVE.com

De auteurs willen Innovate UK erkennen voor het financieren van dit onderzoek onder de DIRECT (33417-239227) en PCAP (27508-196153) projecten. De auteurs willen ook PVOH Polymers Ltd. bedanken voor het verstrekken van materialen en professionele begeleiding tijdens dit werk, en Unilever, AkzoNobel en Carclo Technical Plastics voor hun steun.

1. Inktformulering <ol><li> Bereid de oplossing voor IJP door polyvinylalcohol (8 gew.% PVOH in water) op te lossen in gezuiverd water, verhit tot 60 ° C. </li><li> Voeg 10 g mono-propyleenglycol (MPG) (10 gew.% Mono-propyleenglycol in water) als vochtmiddel toe aan de oplossing. OPMERKING: De rol van het bevochtigingsmiddel is om blokkades in de printkop te voorkomen. </li><li> Roer de oplossing gedurende enkele uren om homogeniteit te waarborgen en filter dan door een 5 μm filter om eventuele deeltjes te ve...

<ol>
	<li>Goodship, V., Jacobs, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyvinyl+Alcohol:+Materials,+Processing+and+Applications.">Polyvinyl Alcohol: Materials, Processing and Applications.</a> Rapta Review Reports. 16, (2008).</li><li>Marin, E., Rojas, J., Ciro, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+polyvinyl+alcohol+derivatives:+Promising+materials+for+pharmaceutical+and+biomedical+applications.">A review of polyvinyl alcohol derivatives: Promising materials for pharmaceutical and biomedical applications.</a> Afr J Pharm Pharmacol. 8 (24), 674-684 (2014).</li><li>Baker, M. I., Walsh, S. P., Schwartz, Z., Boyan, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+polyvinyl+alcohol+and+its+uses+in+cartilage+and+orthopedic+applications.">A review of polyvinyl alcohol and its uses in cartilage and orthopedic applications.</a> J. Biomed. Mater. Res. Part B Appl. Biomater. 100 (5), 1451-1457 (2012).</li><li>Gaaz, T. 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=Properties+and+Applications+of+Polyvinyl+Alcohol,+Halloysite+Nanotubes+and+Their+Nanocomposites.">Properties and Applications of Polyvinyl Alcohol, Halloysite Nanotubes and Their Nanocomposites.</a> Molecules. 20, 22833-22847 (2015).</li><li>Birck, C., Degoutin, S., Tabary, N., Miri, V., Bacquet, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+crosslinked+cast+films+based+on+poly(vinyl+alcohol):+Preparation+and+physico-chemical+properties.">New crosslinked cast films based on poly(vinyl alcohol): Preparation and physico-chemical properties.</a> eXPRESS Poly Lett. 8 (12), 941-952 (2014).</li><li>Kitsara, M., 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=Spin+coating+of+hydrophilic+polymeric+films+for+enhanced+centrifugal+flow+control+by+serial+siphoning.">Spin coating of hydrophilic polymeric films for enhanced centrifugal flow control by serial siphoning.</a> Microfluid Nanofluid. 16, 691 (2014).</li><li>Supaphol, P., Chuangchote, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+electrospinning+of+poly(vinyl+alcohol)+nanofiber+mats:+A+revisit.">On the electrospinning of poly(vinyl alcohol) nanofiber mats: A revisit.</a> J. Appl. Polym. Sci. 108 (2), 969-978 (2008).</li><li>Hoath, S. D., 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=Links+between+Ink+rheology,+drop-on-demand+jet+formation,+and+printability.">Links between Ink rheology, drop-on-demand jet formation, and printability.</a> J Imaging Sci Technol. 53 (4), 1-8 (2009).</li><li>Pan, Z., 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=Recent+development+on+preparation+of+ceramic+inks+in+ink-jet+printing.">Recent development on preparation of ceramic inks in ink-jet printing.</a> Ceram Int. 41, 12515-12528 (2015).</li><li>Kamyshny, A., Magdassi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conductive+nanomaterials+for+printed+electronics.">Conductive nanomaterials for printed electronics.</a> Small. 10 (17), 3515-3535 (2014).</li><li>Li, J., Lemme, M. C., &#214;stling, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+Printing+of+2D+Layered+Materials.">Inkjet Printing of 2D Layered Materials.</a> ChemPhysChem. 15, 3427-3434 (2014).</li><li>Choi, H. W., Zhou, T., Singh, M., Jabbour, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+and+directions+in+printed+nanomaterials.">Recent developments and directions in printed nanomaterials.</a> Nanoscale. 7, 3338-3355 (2015).</li><li>Basirico, L., Cosseddu, P., Fraboni, B., Bonfiglio, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+of+transparent,+flexible,+organic+transistors.">Inkjet printing of transparent, flexible, organic transistors.</a> Thin Solid Films. 520 (4), 1291-1294 (2011).</li><li>Komuro, N., Takaki, S., Suzuki, K., Citterio, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printed+(bio)chemical+sensing+devices.">Inkjet printed (bio)chemical sensing devices.</a> Anal.Bioanal.Chem. 405 (17), 5785-5805 (2013).</li><li>Cherrington, R., Wood, B. M., Salaoru, I., Goodship, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+printing+of+titanium+dioxide+for+dye+sensitized+solar+cells.">Digital printing of titanium dioxide for dye sensitized solar cells.</a> J. Vis. Exp. , (2016).</li><li>Nelo, M., 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=Inkjet-printed+memristor:+Printing+process+development.">Inkjet-printed memristor: Printing process development.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 52, 1-6 (2013).</li><li>Jacot-Descombes, L., Gullo, R. M., Mastrangeli, M., Cadarso, V. J., Brugger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet-printed+SU-8+Hemispherical+Microcapsules+and+Silicon+chip+Embedding.">Inkjet-printed SU-8 Hemispherical Microcapsules and Silicon chip Embedding.</a> IET Micro &amp; Nano Letters. 8 (10), 633-636 (2013).</li><li>Martin, G. D., Hoath, S. D., Hutchings, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+-+the+physics+of+manipulating+liquid+jets+and+drops.">Inkjet printing - the physics of manipulating liquid jets and drops.</a> J Phys Conf Series. 105, 012001 (2008).</li><li>Derby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+of+functional+and+structural+materials:+Fluid+properties+requirements,+feature+stability+and+resolution.">Inkjet printing of functional and structural materials: Fluid properties requirements, feature stability and resolution.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 40, 395-414 (2010).</li><li>Salaoru, I., Zhou, Z., Morris, P., Gibbons, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+of+polyvinyl+alcohol+multilayers+for+additive+manufacturing+applications.">Inkjet printing of polyvinyl alcohol multilayers for additive manufacturing applications.</a> J. Appl. Polym. Sci. 133, 43572 (2016).</li><li>Deegan, R. D., 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=Capillary+flow+as+the+cause+of+the+ring+stains+from+dried+liquid+drops.">Capillary flow as the cause of the ring stains from dried liquid drops.</a> Nature. 389, 827-829 (1997).</li><li>Yunker, P. J., Still, T., Lohr, M. A., Yodh, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppression+of+the+coffee-ring+effect+by+shape-dependent+capillary+interactions.">Suppression of the coffee-ring effect by shape-dependent capillary interactions.</a> Nature. 476, 308-311 (2011).</li><li>Famili, A., Palkar, S. A., Baldy, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+drop+dissimilarity+in+drop-on-demand+inkjet+devices.">First drop dissimilarity in drop-on-demand inkjet devices.</a> Phys Fluids. 23, 1-6 (2011).</li><li>Park, J., 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=Prediction+of+drop-on-demand+(DOD)+pattern+size+in+pulse+voltage-applied+electrohydrodynamic+(EHD)+jet+printing+of+Ag+colloid+ink.">Prediction of drop-on-demand (DOD) pattern size in pulse voltage-applied electrohydrodynamic (EHD) jet printing of Ag colloid ink.</a> Appl. Phys. A. 117, 2225 (2014).</li></ol>

In dit werk hebben we met succes het vermogen van inkjetdruktechnologie aangetoond om polymeer multilayers te deponeren. Het rheologische gedrag werd onderzocht, en de experimentele resultaten tonen aan dat de geformuleerde inkt pseudoplastisch schaarverdunning vertoont. Ook de PVOH inkt is een neutrale oplossing (pH 7) en laat de stabiliteit over de tijd zien. Met name is het succesvol aangetoond dat IJP-technologie in staat is polyvinylalcohol multilayer structuren te produceren, maar verdere verbeteringen in de afdru...

Polyvinylalcohol is halfkristallijn, kunstmatig, niet giftig, in water oplosbaar, onoplosbaar in de meeste organische oplosmiddelen, biologisch afbreekbaar en biocompatibel in menselijk weefsel en heeft uitstekende gasbarrière eigenschappen 1 . Bovendien, door zijn vele nuttige eigenschappen, wordt PVOH veel gebruikt in een groot aantal toepassingen. Tegenwoordig wordt PVOH gebruikt in: de fabricage van schoonmaak- en wasmiddelproducten, de voedselverpakkingsindustrie, waterbehandeling, textiel, landbouw en constructie (als additieven) 1 . PVOH heeft echter recentelijk meer aandacht gekregen voor farmaceutisch gebruik 2 ( dwz medicijnlevering) en bij medische toepassingen 3 , 4 ( bijv. Wondverband, zachte contactlenzen, oogdruppels en zachte implantaten voor kraakbeenvervanging). PVOH films worden door middel van een smelt- of oplosvorm verkregen. Smeltverwerking is compatibelAlleen met PVOH met lage hydrolyse niveaus of sterk geplastificeerde PVOH. Zo, bij het gebruik van deze weg, kunnen sommige eigenschappen opgeofferd worden 1 . Aan de andere kant kan een PVOH-laag via de oplossingsvorm gedeponeerd worden door druppelgieten 5 , spincoating 6 of elektrospinning 7 . Deze methoden hebben echter een aantal beperkingen in termen van het afval van ongewenst materiaal. Bijvoorbeeld, bij spinbekleding is er gerapporteerd 8 dat 95% van het materiaal verspild is. Bovendien zijn deze methoden vrij rigide in termen van ontwerp / eigenschappen (geen patterend vermogen) en hebben hoge totale verwerkingskosten. Om de beperking van de conventionele oplossingverwerking te overwinnen onderzoeken we hier het potentieel van inkjetdruktechnologie om een ​​nieuw platform te produceren om polyvinylalcohol (PVOH) multilayerstructuren te produceren die een sterk effect hebben op zowel het materiaal als de appLicentie perspectieven. Recente ontwikkelingen in de industrie hebben zich geconcentreerd op goedkope, eenvoudige, milieuvriendelijke en energiebesparende processen. Inkjet printing (IJP) is een modern fabricageproces dat perfect past in dit kader. De voornaamste voordelen van IJP-technologie zijn de efficiëntie van materiaalgebruik, de digitale (maskervrije) en additieve patterning, het grote gebiedscapaciteit, de compatibiliteit met stijve / flexibele substraten en de lage kosten. IJP is een afzettingsmethode die gebruik maakt van polymere materialen die in een oplosmiddel zijn verspreid. Tot op heden zijn functionele polymeren 9 , keramische 10 , geleidende nanomaterialen 11 , 2D- 12 , biologisch en farmaceutisch gebaseerde 13 materialen succesvol afgezet. Onlangs is gemeld dat IJP betrokken was bij de afzetting van componenten als onderdeel van elektronische apparaten,Zoals transistoren 14 , sensoren 15 , zonnecellen 16 en geheugeninrichtingen 17 , evenals in elektronische verpakking 18 . De inkt, de cartridge en het substraat zijn even belangrijke componenten die in het drukwerk worden gebruikt. Ten eerste hebben de fysische eigenschappen van de inkt, zoals de oppervlaktespanning en de rheologische eigenschappen ( dwz schuifviscositeit) een aanzienlijke invloed op het printbaarheidsgedrag. Ook speelt de pH een belangrijke rol op zowel de oplossing (bijvoorbeeld drogen, schuimen en viscositeit) en op de levensduur van de IJP-inktpatroon. Ten tweede, voor de patroon (piëzo-elektrische), definieert de rijspanningsvorm de druppelvorming en zowel de richting als de gelijkmatigheid van de vloeibare straal. Tenslotte is het absoluut noodzakelijk dat de inkt / substraat interactie zeer goed wordt begrepen, zoals de resolutie en de nauwkeurigheidVan het gedrukte object zijn sterk afhankelijk van deze interface. Oplosmiddelverdamping, faseveranderingen van vloeibaar tot vast, en chemische reacties zijn de belangrijkste processen die zich voordoen tussen de vloeistofdruppel en het substraat. Alle aspecten die betrokken zijn bij het IJP, van inkteigenschappen aan druppel- / substraatmechanismen, worden in recensiepapieren door Hutchings 19 en door Derby 20 gemarkeerd. In deze studie onderzoeken we de mogelijkheden van IJP om polyvinylalcohol multilayers te vervaardigen. Ten eerste werd een inkt op water gebaseerde PVOH geformuleerd en werden de belangrijkste fysische eigenschappen, zoals rheologisch gedrag, oppervlaktespanning en pH, onderzocht. In dit werk werd een piëzo-elektrische inkjetprinter gebruikt, en de juiste golfvormparameters werden vervolgens geïdentificeerd. PVOH multilayers werden gedrukt, en de kwaliteit en oppervlak / dikte profielen werden beoordeeld door optische microscopie.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Polyvinyl alcohol&#160;</td>
			<td style="width:71px;">PVOH Polymers Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">Poval 4-88</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;">Mono-propylene glycol&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma Aldrich, UK</td>
			<td style="width:119px;">W29004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DV2T viscometer&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Brookfield, UK</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Attension Theta Optical Tensiometer&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Biolin Scientific, Sweden</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">HANNA pH meter&#160;</td>
			<td style="width:71px;">HANNA Instruments, UK</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">industrial Inkjet XYPrint100Z</td>
			<td style="width:71px;">Industrial Inkjet Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">ContourGT-K 3D optical microscope&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Bruker Corp, USA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

inkjet-printed polyvinyl alcohol multilayers

Inkjet printing is een moderne methode voor het verwerken van polymeren, en in dit werk tonen we aan dat deze technologie in staat is polyvinylalcohol (PVOH) multilayer structuren te produceren. Een waterige oplossing van polyvinylalcohol werd geformuleerd. De intrinsieke eigenschappen van de inkt, zoals oppervlaktespanning, viscositeit, pH en tijdstabiliteit, werden onderzocht. De op PVOH gebaseerde inkt was een neutrale oplossing (pH 6,7) met een oppervlaktespanning van 39,3 mN / m en een viscositeit van 7,5 cP. De inkt vertoonde pseudoplastische (non-Newtonian shear thinning) gedrag bij lage afschuifsnelheden, en over het algemeen bleek het een goede tijdstabiliteit. De bevochtiging van de inkt op verschillende substraten werd onderzocht en glas werd in dit specifieke geval als het meest geschikte substraat geïdentificeerd. Een eigen 3D-inkjetprinter werd gebruikt voor het vervaardigen van polymeer multilayer structuren. De morfologie, oppervlakprofiel en dikteuniformiteit van inkjetgedrukte multilayers werden geëvalueerd via optische microscopie.

De fysische eigenschappen van PVOH op water gebaseerde inkt, zoals oppervlaktespanning, viscositeit / rheologisch gedrag, pH, bevochtiging en tijdstabiliteit, werden onderzocht. De viscositeit van de inkt die in dit werk werd gebruikt was 7,5 cP, en de oppervlaktespanning was 39,3 mN / m. Bovendien was de geformuleerde inkt neutraal (pH 7), met de resultaten samengevat in Tabel 1 . <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="alwa...

Watch this Scientific Journal Video about Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers at JoVE.com

Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers

Een inkjetprinter werd gebruikt om polyvinylalcohol multilayers te vervaardigen. Polyvinylalcohol op water gebaseerde inkt werd geformuleerd en de belangrijkste fysieke eigenschappen werden onderzocht.

Inkjet-gedrukte Polyvinyl Alcohol Multilayers

Inkjet printing is a modern method for polymer processing, and in this work, we demonstrate that this technology is capable of producing polyvinyl alcohol ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Artificial Thermal Ageing of Polyester Reinforced and Polyvinyl Chloride Coated Technical Fabric

Kunstmatige thermische veroudering van polyester versterkt en polyvinyl chloride gecoate technische stof

Architectural fabric AF9032 has been subjected to artificial thermal ageing to determine changes of the material parameters of the fabric. The proposed ...