Name: high-resolution patterning using two modes of electrohydrodynamic jet: drop on demand and near-field electrospinning
Uploaded: 2018-07-10T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning at JoVE.com

Dit onderzoek werd ondersteund door de fundamentele wetenschap Research Program via de nationale onderzoek Stichting van Korea (NRF) van Korea, gefinancierd door het ministerie van onderwijs (2016R1D1A1B01006801), en slechts gedeeltelijk ondersteund door het Fonds voor het onderzoek van de Soonchunhyang Universiteit .

Behoeve van gezondheid en veiligheid, voorafgaand aan elke inkt gebruiken en schoonmaak oplossing, verwijzen naar het materiële veiligheid gegevensblad (MSDS).
1. drop-on-demand Electrohydrodynamic Jet afdrukken met zilveren Nanoparticle inkt
<ol><li>Vul de gefilterde zilveren nanoparticle (AgNP) inkt in het reservoir van de inkt van het afdruksysteem EHD. Opmerking: Verkrijgbare AgNP inkt kan worden gebruikt voor het doel van inkjet. De inkt moet een viscositeit van rond 10 cP en een op...

<ol>
	<li>Onses, M. S., Sutanto, E., Ferreira, P. M., Alleyne, A. G., Rogers, 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=Mechanisms,+Capabilities,+and+Applications+of+High-Resolution+Electrohydrodynamic+Jet+Printing.">Mechanisms, Capabilities, and Applications of High-Resolution Electrohydrodynamic Jet Printing.</a> Small. 11 (34), 4237-4266 (2015).</li><li>Jaworek, A., Krupa, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classification+of+the+modes+of+EHD+spraying.">Classification of the modes of EHD spraying.</a> Journal of Aerosol Science. 30 (93), 873-893 (1999).</li><li>Lee, A., Jin, H., Dang, H. W., Choi, K. H., Ahn, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+experimental+parameters+to+determine+the+jetting+regimes+in+electrohydrodynamic+printing.">Optimization of experimental parameters to determine the jetting regimes in electrohydrodynamic printing.</a> Langmuir. 29 (44), 13630-13639 (2013).</li><li>Sun, D., Chang, C., Li, S., Lin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-field+electrospinning.">Near-field electrospinning.</a> Nano Letters. 6 (4), 839-842 (2006).</li><li>Pan, C. -. T., Tsai, K. -. C., Wang, S. -. Y., Yen, C. -. K., Lin, Y. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-Area+Piezoelectric+PVDF+Fibers+Fabricated+by+Near-Field+Electrospinning+with+Multi-Spinneret+Structures.">Large-Area Piezoelectric PVDF Fibers Fabricated by Near-Field Electrospinning with Multi-Spinneret Structures.</a> Micromachines. 8 (4), (2017).</li><li>Mishra, S., Barton, K. L., Alleyne, A. G., Ferreira, P. M., Rogers, 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=High-speed+and+drop-on-demand+printing+with+a+pulsed+electrohydrodynamic+jet.">High-speed and drop-on-demand printing with a pulsed electrohydrodynamic jet.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 20 (9), (2010).</li><li>Kwon, K. S., Lee, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+pulse+voltage+shape+effects+on+electrohydrodynamic+jets+using+a+vision+measurement+technique.">Investigation of pulse voltage shape effects on electrohydrodynamic jets using a vision measurement technique.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 23 (6), (2013).</li><li>Chen, C. H., Saville, D. A., Aksay, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+laws+for+pulsed+electrohydrodynamic+drop+formation.">Scaling laws for pulsed electrohydrodynamic drop formation.</a> Applied Physics Letters. 89, (2006).</li><li>Sung, K., Lee, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+influencing+liquid+breakup+in+electrohydrodynamic+atomization.">Factors influencing liquid breakup in electrohydrodynamic atomization.</a> Journal of Applied Physics. 96 (7), 3956-3961 (2004).</li><li>Kim, J. H., Oh, H. C., Kim, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrohydrodynamic+drop-on-demand+patterning+in+pulsed+cone-jet+mode+at+various+frequencies.">Electrohydrodynamic drop-on-demand patterning in pulsed cone-jet mode at various frequencies.</a> Journal of Aerosol Science. 39 (9), 819-825 (2007).</li><li>Phung, T. H., Kim, S., Kwon, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high+speed+electrohydrodynamic+(EHD)+jet+printing+method+for+line+printing.">A high speed electrohydrodynamic (EHD) jet printing method for line printing.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 27, (2017).</li><li>Teo, W. E., 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=A+review+on+electrospinning+design+and+nano+fiber+assemblies.">A review on electrospinning design and nano fiber assemblies.</a> Nanotechnology. 17, R89-R106 (2006).</li><li>Tang, Y., 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=Highly+relective+nanofiber+films+based+on+electrospinning+and+their+application+on+color+uniformity+and+luminous+efficacy.">Highly relective nanofiber films based on electrospinning and their application on color uniformity and luminous efficacy.</a> Optics Express. 25, 20598-20611 (2017).</li><li>Huebner, G., Zapka, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+inkjet+with+other+printing+processes+and+mainly+screen+printing.">Comparing inkjet with other printing processes and mainly screen printing.</a> Handbook of Industrial Inkjet Printing - A Full System Approach. 1, 7-22 (2018).</li><li>Li, 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=Electrospun+protein+fibers+as+matrices+for+tissue+engineering.">Electrospun protein fibers as matrices for tissue engineering.</a> Biomaterials. 26, 5999-6008 (2005).</li><li>Bhardwaj, N., Kundu, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospinning:+A+fascinating+fiber+fabrication+technique.">Electrospinning: A fascinating fiber fabrication technique.</a> Biotechnology Advances. 28, 325-347 (2010).</li><li>He, X., 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=Near-Field+Electrospinning:+Progress+and+Applications.">Near-Field Electrospinning: Progress and Applications.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 121, 8663-8678 (2017).</li><li>Yang, T. L., 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=Synthesis+and+fabrication+of+silver+nanowires+embedded+in+PVP+fibers+by+near-field+electrospinning+process.">Synthesis and fabrication of silver nanowires embedded in PVP fibers by near-field electrospinning process.</a> Optical Materials. 39, 118-124 (2015).</li><li>Chang, C., Limkrailassiri, K., Lin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+near-field+electrospinning+for+large+area+deposition+of+orderly+nanofiber+patterns.">Continuous near-field electrospinning for large area deposition of orderly nanofiber patterns.</a> Applied Physics Letters. 93 (12), (2008).</li></ol>

In dit protocol, richten we ons op het afdrukken van fijne patronen met AgNP inkt met twee modi: DOD EHD afdrukken en NFES. De EHD-jet afdrukken van de toepassing is echter niet beperkt tot de geleidende inkt met behulp van AgNP. Hier bespreken we de algemene richtsnoeren voor de selectie van inkt, de configuratie van het systeem en andere afdrukparameters moest EHD jet afdrukken voor diverse toepassingen, boete-patroon gebruiken.
De eerste en belangrijkste stap voor EHD afdrukken is inktselec...

EHD jet afdrukken wijd gebruikt in verschillende gebieden, zoals de gedrukte elektronica, biotechnologie en geavanceerde materiële toepassingen, omdat het in staat hoge resolutie en lage kosten direct patronen1is. De afgedrukte lijndikte of gedrukte puntgrootte kan worden teruggebracht tot 1 µm, die is aanzienlijk kleiner dan die van conventionele piezo gebaseerde inkjet afdrukken1.
EHD afdrukken in is een klein deel van de inkt (of meniscus) verdrongen van het uiteinde van het mondstuk en onderhouden door het beheersen van de stroom tarief1,2,3,4,5 of de positieve luchtdruk1 ,6,7. De geëxtrudeerde meniscus is opgeladen en kan gemakkelijk worden gesloopt vanaf het uiteinde van het mondstuk aan de ondergrond door een elektrisch veld, zoals aangegeven in Figuur 1. De conische meniscus wordt gevormd tijdens de jetting, produceren een veel dunner beeldscherm mogelijk dan de grootte van het mondstuk inkt-stream.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57846/57846fig1.jpg"> Figuur 1: EHD afdrukken. De figuur toont het subsidiariteitsbeginsel EHD jet afdrukken. Inkt via druk wordt geduwd en getrokken via een elektrisch veld om te vormen van een geëxtrudeerde meniscus van de verstuiver. Vervolgens kan de geladen inkt eenvoudig worden jetted aan het substraat via een DC of puls spanning. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57846/57846fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
Hoewel een enkele EHD printer kan worden gebruikt voor de twee verschillende modi, in de buurt van veld electrospinning (NFES) en drop-on-demand (DOD) EHD jet afdrukken, verschillen de realisatie methoden aanzienlijk in termen van ink, fluidic systeem en drijvende spanning1 , 2 , 3. NFES4,5 gebruikt bijvoorbeeld een relatief hoge-visceuze inkt [meer dan 1.000 centipoises (cP)] om te vormen van continue micro-lijnpatronen met hoge snelheid afdrukken tot 1 m/s. Aan de andere kant, DOD EHD jet afdrukken van6,7,8 gebruik laag-visceuse inkt met een viscositeit van rond 10 cP dot gebaseerde complexe patronen met een laag afdrukken afdrukken snelheid minder dan 10 mm/s.
Aangezien de vereiste voor elke toestand aanzienlijk verschilt, kan het zijn uitdagend voor onervaren onderzoekers om de gewenste resultaten te bereiken. De empirische "knowhow" misschien wel belangrijk in de praktijk. Om te wennen aan onderzoekers helpen de afdrukmethoden, presenteren we EHD protocollen voor fijne geleidende patronen met Ag nanoparticle inkt afdrukken. Echter we opmerkingen toegevoegd aan de protocollen zodat ze zijn niet beperkt tot een geleidende patronen Ag nanoparticle inkt gebruiken. Ten slotte, afdrukken en voorbereiding richtsnoeren worden gepresenteerd in de sectie discussie.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="696">
	<tbody>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:216px;">EHD integrated printing system</td>
			<td style="width:195px;">Psolution Ltd., South Korea</td>
			<td style="width:119px;">PS300</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Harima Ag Nanoparticle ink</td>
			<td style="width:195px;">Harima Inc., Japan</td>
			<td style="width:119px;">Harima NPS-JL</td>
			<td>Ag solid content: ~ 53 wt%, Viscosity: ~10 cP, Surface tension: ~30 mN/m</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Glass capillary</td>
			<td style="width:195px;">Narishige Scientific Instrument Lab</td>
			<td style="width:119px;">G-1</td>
			<td>Inner diameter: 1 mm; Used to make nozzle for DOD EHD jet printing using thermal puller</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nozzle thermal puller</td>
			<td style="width:195px;">Sutter Instrument, USA</td>
			<td style="width:119px;">Sutter P-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Microscope Slides (Glass subtrate)</td>
			<td style="width:195px;">Paul-Marienfeld &#38; Co.KG, Germany</td>
			<td style="width:119px;">10 006 12</td>
			<td>Dimension (L x W x T): 76 mm x 26 mm x 1 mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Magnetic Stirrer</td>
			<td style="width:195px;">Barnstead Thermolyne Corp., USA</td>
			<td style="width:119px;">Cimarec SP131635</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Vortex Stirrer</td>
			<td style="width:195px;">Jeiotech, South Korea</td>
			<td style="width:119px;">Lab Companion VM-96T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ag nanopaste&#160;</td>
			<td style="width:195px;">NPK, South Korea</td>
			<td style="width:119px;">ES-R001</td>
			<td>Ag solid content: ~85.5 wt%, Viscosity: ~11000 cP</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Poly ethylene oxide (PEO)</td>
			<td style="width:195px;">Sigma-Aldrich, USA</td>
			<td>372773-500G</td>
			<td>Mw = 400000</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ethanol</td>
			<td style="width:195px;">Sigma-Aldrich, USA</td>
			<td>459836-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-resolution patterning using two modes of electrohydrodynamic jet: drop on demand and near-field electrospinning

Electrohydrodynamic (EHD) jet afdrukken heeft gewezen in diverse velden omdat het kan worden gebruikt als een instrument met een hoge resolutie en goedkope directe patronen. EHD afdrukken wordt een fluidic leverancier gebruikt om de geëxtrudeerde meniscus door het indrukken van de inkt uit het uiteinde van het mondstuk. Het elektrisch veld wordt vervolgens gebruikt om te trekken van de meniscus tot het substraat voor de productie van hoge-resolutie patronen. Twee modi van EHD afdrukken zijn gebruikt voor fijne patronen: continu in de buurt van veld electrospinning (NFES) en stip gebaseerde drop-on-demand (DOD) EHD afdrukken. Volgens de modus, zal de voorschriften voor de afdrukken apparatuur en inkt viscositeit verschillen. Hoewel de twee verschillende modi kunnen worden uitgevoerd met één EHD printer, verschillen de realisatie methoden aanzienlijk in termen van ink, fluidic systeem en drijvende spanning. Bijgevolg zonder een goed begrip van de jetting vereisten en beperkingen is het moeilijk om de gewenste resultaten te verkrijgen. Het doel van deze paper is te presenteren van een richtsnoer, zodat onervaren onderzoekers kunnen het verminderen van de inspanningen van de vallen en opstaan om de EHD jet gebruiken voor hun specifieke onderzoeks- en ontwikkelingsdoeleinden. Om aan te tonen de fine-patronen-uitvoering, gebruiken we Ag nanoparticle inkt voor de geleidende patronen in het protocol. Daarnaast presenteren we ook de veralgemeende afdrukken richtsnoeren die kunnen worden gebruikt voor andere soorten inkt voor diverse toepassingen, boete-patronen.

Stip-gebaseerde drop-on-demand afdrukken: DOD afdrukken is gebaseerd op één druppel jetting per één jetting trigger. Voor de productie van DOD jetting, laag-visceuse inkt met een viscositeit van ongeveer 10 moet cP worden gebruikt. De eis van de inkt voor EHD DOD afdrukken is vergelijkbaar met die van de conventionele DOD inkjet, zoals welke afdrukmethode EHD met die van de conventionele DOD inkjet. In het geval van conventionele inkjet printing, de Druktechniek ra...

Watch this Scientific Journal Video about High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning at JoVE.com

High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning

Hoge resolutie elementen met behulp van twee modi van Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand en in de buurt van-veld Electrospinning

Hier presenteren we een protocol voor de productie van hoge-resolutie geleidende patronen, gemaakt van electrohydrodynamic (EHD) jet afdrukken. Het protocol bevat twee modi van EHD jet afdrukken: het continu in de buurt van-veld-electrospinning (NFES) en de dot-gebaseerde drop-on-demand (DOD) EHD afdrukken.

Electrohydrodynamic (EHD) jet printing has drawn attention in various fields because it can be used as a high-resolution and low-cost direct patterning ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Visualization of Cortex Organization and Dynamics in Microorganisms, using Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy

Visualisatie van Cortex Organisatie en Dynamiek in Micro-organismen, met behulp van Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy

TIRF microscopy has emerged as  a powerful imaging technology to study spatio-temporal dynamics of fluorescent molecules  in vitro and in living cells1. ...

Continuous High-resolution Microscopic Observation of Replicative Aging in Budding Yeast

Continue hoge-resolutie Microscopische waarneming van Replicatieve Aging in Budding gist

We demonstrate the use of a simple microfluidic setup, in which single budding yeast cells can be tracked throughout their entire lifespan. The ...

Microfluidic-based Electrotaxis for On-demand Quantitative Analysis of Caenorhabditis elegans' Locomotion

Microfluidic-based Electrotaxis for On-demand Quantitative Analysis of Caenorhabditis elegans' Locomotion

Microfluïdische-based Electrotaxis voor On-demand Kwantitatieve analyse van<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; &#39;Locomotion

The nematode Caenorhabditis elegans is a versatile model organism for biomedical research because of its conservation of disease-related genes and ...

Cell Co-culture Patterning Using Aqueous Two-phase Systems

Cell Co-cultuur Patterning gebruiken waterige tweefasensysteem Systems

Cell patterning  technologies that are fast, easy to use and affordable will be required for the  future development of high throughput cell assays, ...

Permeabilization of Adhered Cells Using an Inert Gas Jet

Permeabilisatie van Gekleefd cellen met behulp van een inert gas Jet

Various cell transfection techniques exist and these can be broken down to three broad categories: viral, chemical and mechanical. This protocol describes ...

Cell Patterning on Photolithographically Defined 
Parylene-C: SiO2 Substrates

Cell Patterning on Photolithographically Defined 
Parylene-C: SiO2 Substrates

Cel Patterning op fotolithografisch Defined Parylene-C: SiO<sub&gt; 2</sub&gt; Substrates

Cell patterning platforms support broad research goals, such as construction of predefined in vitro neuronal networks and the exploration of certain ...

Using Adhesive Patterning to Construct 3D Paper Microfluidic Devices

Met behulp van Adhesive gestructureerd om Construct 3D Paper microfluïdische apparaten

We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct both planar and nonplanar 3D paper microfluidic devices. By spraying an aerosol ...

Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning

Fabriceren van afbreekbaar Thermoresponsive Hydrogels op meerdere lengte schalen via reactieve extrusie, Microfluidics, zelf-assemblage en Electrospinning

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), ...

Patterning Bioactive Proteins or Peptides on Hydrogel Using Photochemistry for Biological Applications

Patronen van bioactieve eiwitten of peptiden op Hydrogel Fotochemie voor biologische toepassingen gebruiken

There are many biological stimuli that can influence cell behavior and stem cell differentiation. General cell culture approaches rely on soluble factors ...

Quantifying Microorganisms at Low Concentrations Using Digital Holographic Microscopy (DHM)

Quantifying Microorganisms at Low Concentrations Using Digital Holographic Microscopy DHM

Kwantificeren van micro-organismen in lage concentraties, met behulp van digitale holografische microscopie (DHM)

Accurately detecting and counting sparse bacterial samples has many applications in the food, beverage, and pharmaceutical processing industries, in ...