Name: aesthetically enhanced silica aerogel via incorporation of laser etching and dyes
Uploaded: 2021-03-12T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Aesthetically Enhanced Silica Aerogel Via Incorporation of Laser Etching and Dyes at JoVE.com

ويود المؤلفون أن يعترفوا بصندوق أبحاث كلية الاتحاد، وبرنامج منحة أبحاث الطلاب، وبرنامج أبحاث المرحلة الجامعية الصيفية للدعم المالي للمشروع. كما يود المؤلفون الاعتراف بجوانا سانتوس لتصميم القالب المؤلف من ثلاث قطع ، وكريس أفانيسيان لتصوير SEM ، ورونالد توتشي للحفر على سطح aerogel المنحني ، والدكتور يوانيس Michaloudis للإلهام والعمل الأولي على مشروع النقش وكذلك لتوفير صورة كوروس والألعاب الهوائية الأسطوانية.

يجب ارتداء نظارات السلامة أو النظارات الواقية عند إعداد حلول السلائف aerogel ، والعمل مع الصحافة الساخنة ، واستخدام نظام النقش بالليزر. يجب ارتداء قفازات المختبر عند تنظيف القالب وإعداده ، وإعداد محلول الكاشف الكيميائي ، وصب المحلول في القالب في الصحافة الساخنة والتعامل مع aerogel. اقرأ أوراق ب...

<ol>
	<li>Aegerter, M. A., Leventis, N., Koebel, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Aerogels Handbook. , (2011).</li><li>Pierre, A. C., Pajonk, 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=Chemistry+of+aerogels+and+their+applications.">Chemistry of aerogels and their applications.</a> Chemical Reviews. 102 (11), 4243-4266 (2002).</li><li>Zinzi, 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=Optical+and+visual+experimental+characterization+of+a+glazing+system+with+monolithic+silica+aerogel.">Optical and visual experimental characterization of a glazing system with monolithic silica aerogel.</a> Solar Energy. 183, 30-39 (2019).</li><li>Bhuiya, M. M. H., 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=Preparation+of+monolithic+silica+aerogel+for+fenestration+applications:+scaling+up,+reducing+cycle+time,+and+improving+performance.">Preparation of monolithic silica aerogel for fenestration applications: scaling up, reducing cycle time, and improving performance.</a> Industrial &amp; Engineering Chemistry Research. 55 (25), 6971-6981 (2016).</li><li>Jelle, B. 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=Fenestration+of+today+and+tomorrow:+A+state-of-the-art+review+and+future+research+opportunities.">Fenestration of today and tomorrow: A state-of-the-art review and future research opportunities.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 96, 1-28 (2012).</li><li>Michalous, I., Carroll, M. K., Kupiec, S., Cook, K., Anderson, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+method+for+surface+etching+of+silica+aerogel+monoliths.">Facile method for surface etching of silica aerogel monoliths.</a> Journal of Sol-Gel Science and Technology. 87 (1), 22-26 (2018).</li><li>Stanec, A. M., Anderson, A. M., Avanessian, C., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+and+characterization+of+etched+silica+aerogels.">Analysis and characterization of etched silica aerogels.</a> Journal of Sol-Gel Science and Technology. 94, 406-415 (2020).</li><li>Sun, J., Longtin, J. P., Norris, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+laser+micromachining+of+silica+aerogels.">Ultrafast laser micromachining of silica aerogels.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 281 (1-3), 39-47 (2001).</li><li>Bian, Q., 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=Micromachining+of+polyurea+aerogel+using+femtosecond+laser+pulses.">Micromachining of polyurea aerogel using femtosecond laser pulses.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 357 (1), 186-193 (2011).</li><li>Yalizay, 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=Versatile+liquid-core+optofluidic+waveguides+fabricated+in+hydrophobic+silica+aerogels+by+femtosecond-laser+ablation.">Versatile liquid-core optofluidic waveguides fabricated in hydrophobic silica aerogels by femtosecond-laser ablation.</a> Optical Materials. 47, 478-483 (2015).</li><li>Vainos, N. A., Karoutsos, V., Mills, B., Eason, R. W., Prassas, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isotropic+contractive+scaling+of+laser+written+microstructures+in+vitrified+aerogels.">Isotropic contractive scaling of laser written microstructures in vitrified aerogels.</a> Optical Materials Express. 6 (12), 3814-3825 (2016).</li><li>Plata, D. 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=Aerogel-platform+optical+sensors+for+oxygen+gas.">Aerogel-platform optical sensors for oxygen gas.</a> Journal of Non- Crystalline Solids. 350, 326-335 (2004).</li><li>Carroll, M. K., Anderson, A. M., Aegerter, M., Leventis, N., Koebel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerogels+as+platforms+for+chemical+sensors.">Aerogels as platforms for chemical sensors.</a> Aerogels Handbook. Advances in Sol-Gel Derived Materials and Technologies. , (2011).</li><li>Bockhorst, M., Heinloth, K., Pajonk, G. M., Begag, R., Elaloui, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+dye+doped+aerogels+for+the+enhancement+of+Cerenkov+light+detection.">Fluorescent dye doped aerogels for the enhancement of Cerenkov light detection.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 186, 388-394 (1995).</li><li>Carroll, M. K., Anderson, A. M., Gorka, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparing+silica+aerogel+monoliths+via+a+rapid+supercritical+extraction+method.">Preparing silica aerogel monoliths via a rapid supercritical extraction method.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (84), e51421 (2014).</li><li>Gauthier, B. M., Bakrania, S. D., Anderson, A. M., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fast+supercritical+extraction+technique+for+aerogel+fabrication.">A fast supercritical extraction technique for aerogel fabrication.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 350, 238-243 (2004).</li><li>Gauthier, B. M., Anderson, A. M., Bakrania, S. D., Mahony, M. K., Bucinell, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+and+device+for+fabricating+aerogels+and+aerogel+monoliths+obtained+thereby.">Method and device for fabricating aerogels and aerogel monoliths obtained thereby.</a> U.S. Patent. , (2011).</li><li>Gauthier, B. M., Anderson, A. M., Bakrania, S. D., Mahony, M. K., Bucinell, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+and+device+for+fabricating+aerogels+and+aerogel+monoliths+obtained+thereby.">Method and device for fabricating aerogels and aerogel monoliths obtained thereby.</a> U.S. Patent. , (2008).</li><li>Estok, S. K., Hughes, T. A., Carroll, M. K., Anderson, A. 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+and+characterization+of+TEOS-based+silica+aerogels+prepared+using+rapid+supercritical+extraction.">Fabrication and characterization of TEOS-based silica aerogels prepared using rapid supercritical extraction.</a> Journal of Sol-gel Science and Technology. 70 (3), 371-377 (2014).</li><li>Roth, T. B., Anderson, A. M., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+a+rapid+supercritical+extraction+aerogel+fabrication+process:+Prediction+of+thermodynamic+conditions+during+processing.">Analysis of a rapid supercritical extraction aerogel fabrication process: Prediction of thermodynamic conditions during processing.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 354 (31), 3685-3693 (2008).</li><li>Bouck, R. M., Anderson, A. M., Prasad, C., Hagerman, M. E., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cobalt-alumina+sol+gels:+Effects+of+heat+treatment+on+structure+and+catalytic+ability.">Cobalt-alumina sol gels: Effects of heat treatment on structure and catalytic ability.</a> Journal of Non-Crystalline Solids. 453, 94-102 (2016).</li><li>Dunn, N. J. H., Carroll, M. K., Anderson, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+alumina+and+nickel-alumina+aerogels+prepared+via+rapid+supercritical+extraction.">Characterization of alumina and nickel-alumina aerogels prepared via rapid supercritical extraction.</a> Polymer Preprints. 52 (1), 250-251 (2011).</li><li>Tobin, Z. 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=Preparation+and+characterization+of+copper-containing+alumina+and+silica+aerogels+for+catalytic+applications.">Preparation and characterization of copper-containing alumina and silica aerogels for catalytic applications.</a> Journal of Sol-gel Science and Technology. 84 (3), 432-445 (2017).</li><li>Tsou, P., Brownlee, D. E., Glesias, R., Grigoropoulos, C. P., Weschler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cutting+silica+aerogel+for+particle+extraction.">Cutting silica aerogel for particle extraction.</a> Lunar and Planetary Science XXXVI. Part 19. , (2005).</li><li>Ishii, H. 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=Rapid+extraction+of+dust+impact+tracks+from+silica+aerogel+by+ultrasonic+microblades.">Rapid extraction of dust impact tracks from silica aerogel by ultrasonic microblades.</a> Meteoritics &amp; Planetary Science. 40 (11), 1741-1747 (2005).</li><li>Ishii, H. A., Bradley, 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=Macroscopic+subdivision+of+silica+aerogel+collectors+for+sample+return+missions.">Macroscopic subdivision of silica aerogel collectors for sample return missions.</a> Meteoritics &amp; Planetary Science. 41 (2), 233-236 (2006).</li></ol>

يوضح هذا البروتوكول كيف يمكن استخدام النقش بالليزر وإدراج الأصباغ لإعداد مواد aerogel ممتعة جماليا.
مما يجعل كبيرة (10 سم × 11 سم × 1.5 سم) المتجانسات aerogel يتطلب إعداد العفن السليم من خلال الرملي والتنظيف، وتطبيق الشحوم لمنع aerogel من الالتصاق القالب والشقوق الرئيسية من تشكيل. أجزاء م...

السيليكا aerogel هي نانوبور، مساحة سطح عالية، مواد عازلة صوتيا مع الموصلية الحرارية المنخفضة التي يمكن استخدامها في مجموعة من التطبيقات من جمع الغبار الفضاء لبناء مواد العزل1،2. عندما تصنع في شكل متجانس، السيليكا aerogels شفافة ويمكن استخدامها لجعل نوافذ عازلة للغاية3،4،5.
في الآونة الأخيرة ، أثبتنا أنه من الممكن تغيير مظهر aerogel السيليكا عن طريق النقش على السطح أو قطعه باستخدام نظام النقش بالليزر6،7 دون التسبب في أضرار هيكلية كبيرة للaerogel. وهذا يمكن أن يكون مفيدا لإجراء تحسينات جمالية، وطباعة معلومات المخزون والمتجانسات aerogel الآلات في أشكال مختلفة. وقد ثبت أن أشعة الليزر Femtosecond للعمل الخام "مايكرو ماشينينج" من aerogels8،9،10،11؛ ومع ذلك ، فإن البروتوكول الحالي يدل على القدرة على تغيير سطح aerogels مع نظام بسيط النقش بالليزر. ونتيجة لذلك، ينطبق هذا البروتوكول على نطاق واسع على الأوساط الفنية والتقنية.
ومن الممكن أيضا لدمج الأصباغ في خليط السلائف الكيميائية aerogel وبالتالي جعل aerogels صبغ مخدر مع مجموعة من الأشكال. وقد استخدمت هذه الطريقة لتصنيع أجهزة الاستشعار الكيميائية12،13، لتعزيز الكشف Cerenkov14، ولأسباب جمالية بحتة. هنا، ونحن نظهر استخدام الأصباغ والليزر النقش لإعداد aerogels جماليا ارضاء.
في القسم التالي، نقوم بوصف إجراءات صنع متجانسات كبيرة من السيليكا aerogel، وتغيير إجراء التحضير المتجانس لدمج الأصباغ، ونقش النص والأنماط والصور على سطح متجانسة aerogel، وقطع الأشكال من المتجانسات المصبوغة الكبيرة ليتم تجميعها في الفسيفساء.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2000 grit sandpaper</td>
			<td>Various</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50W Laser Engraver</td>
			<td>Epilog Laser</td>
			<td></td>
			<td>Any laser cutter is suitable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Fisher Scientific www.fishersci.com</td>
			<td>A18-20</td>
			<td>Certified ACS Reagent Grade&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Hydroxide (aqueous ammonia)</td>
			<td>Fisher Scientific www.fishersci.com</td>
			<td>A669S212</td>
			<td>Certified ACS Plus, about 14.8N, 28.0-20.0 w/w%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beakers</td>
			<td>Purchased from Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Any glass beaker is suitable.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deionized Water</td>
			<td>On tap in house</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital balance</td>
			<td>OHaus Explorer Pro</td>
			<td></td>
			<td>Any digital balance is suitable.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable cleaning wipes</td>
			<td>Fisher Scientific www.fishersci.com</td>
			<td>06-666</td>
			<td>KimWipe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drawing Software</td>
			<td>CorelDraw Graphics Suite</td>
			<td></td>
			<td>CorelDraw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexible Graphite Sheet</td>
			<td>Phelps Industrial Products</td>
			<td>7500.062.3</td>
			<td>1/16&#34; thick</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescein</td>
			<td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com</td>
			<td>F2456</td>
			<td>Dye content ~95%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Foam paint brush&#160;</td>
			<td>Various&#160;</td>
			<td></td>
			<td>1-2 cm size</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Vacuum Grease</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydraulic Hot Press</td>
			<td>Tetrahedron www.tetrahedronassociates.com</td>
			<td>MTP-14</td>
			<td>Any hot press with temperature and force control will work. Needs maximum temperature of ~550 F and maximum force of 24 tons.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Engraver</td>
			<td>Epilogue Laser</td>
			<td>Helix - 24</td>
			<td>50 W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol (MeOH)</td>
			<td>Fisher Scientific www.fishersci.com</td>
			<td>A412-20</td>
			<td>Certified ACS Reagent Grade, &#8805;99.8%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mold</td>
			<td>Fabricated in House</td>
			<td></td>
			<td>Fabricate from cold-rolled steel or stainless steel.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraffin Film</td>
			<td>Fisher Scientific www.fishersci.com</td>
			<td>S37441</td>
			<td>Parafilm M Laboratory Film</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rhodamine-6G 
			Rhodamine-6g 
			FlouresceinRhodamine-6g</td>
			<td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com</td>
			<td>20,132-4</td>
			<td>Dye content ~95%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rhodamine-B 
			Rhodamine-6g 
			FlouresceinRhodamine-6g</td>
			<td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com</td>
			<td>R-953</td>
			<td>Dye content ~80%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soap to clean mold</td>
			<td>Various</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Foil</td>
			<td>Various</td>
			<td></td>
			<td>.0005&#34; thick, 304 Stainless Steel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetramethylorthosilicate (TMOS)</td>
			<td>Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com</td>
			<td>218472-500G</td>
			<td>98% purity, CAS 681-84-5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic Cleaner</td>
			<td>FisherScientific FS6</td>
			<td>153356</td>
			<td>Any sonicator is suitable.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Exhaust system</td>
			<td>Purex</td>
			<td>800i</td>
			<td>Any exhaust system is suitable.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variable micropipettor, 100-1000 &#181;L</td>
			<td>Manufactured by Eppendorf, purchased from Fisher Scientific www.fishersci.com</td>
			<td>S304665</td>
			<td>Any 100-1000 &#181;L pipettor is suitable.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

aesthetically enhanced silica aerogel via incorporation of laser etching and dyes

ويرد في هذه المخطوطة وصف لإجراء لتعزيز جماليا ل متجانسات السيليكا إيروجيل عن طريق النقش بالليزر وإدماج الأصباغ. باستخدام طريقة استخراج فائقة الحرجة السريعة، يمكن تصنيع متجانسة كبيرة من السيليكا aerogel (10 سم × 11 سم × 1.5 سم) في حوالي 10 ساعة. الأصباغ المدرجة في خليط السلائف يؤدي إلى aerogels الأصفر والوردي والبرتقالي. يمكن أن يكون النص والأنماط والصور محفورة على سطح (أو أسطح) المتجانس aerogel دون الإضرار الهيكل السائبة. يمكن استخدام حفار الليزر لقطع الأشكال من aerogel وتشكيل الفسيفساء الملونة.

يمكن استخدام هذا البروتوكول لإعداد مجموعة واسعة من متجانسات aerogel الجمالية للتطبيقات بما في ذلك ، على سبيل المثال لا الحصر ، الفن وتصميم المباني المستدامة. ويلاحظ فقط إدراج في خليط السلائف من كميات صغيرة من الصبغة المستخدمة هنا للتأثير على لون المتجانس aerogel الناتجة؛ لا يت...

Watch this Scientific Journal Video about Aesthetically Enhanced Silica Aerogel Via Incorporation of Laser Etching and Dyes at JoVE.com

Aesthetically Enhanced Silica Aerogel Via Incorporation of Laser Etching and Dyes

يصف هذا البروتوكول طريقة لحفر النص والأنماط والصور على سطح متجانسات السيليكا إيروجيل في شكل أصلي ومصبوغ وتجميع الطائرات في تصاميم فسيفساء.

جماليا تعزيز السيليكا Aerogel عن طريق دمج الليزر النقش والأصباغ

A procedure for aesthetically enhancing silica aerogel monoliths by laser etching and incorporation of dyes is described in this manuscript. Using a rapid ...

يقدم هذا البروتوكول المنهجية البصرية الأولى لحفر وقطع Aerogel عادي ومصبوغ باستخدام نظام النقش بالليزر. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي بساطتها لأنها تسمح للمتجانسات Aerogel من أي شكل أو حجم أو لون أن تكون محفورة. عرض الفيديو يسمح مظاهرة من الاعتبارات العملية للبروتوكول، بما في ذلك وضع Aerogel ومحاذاة قاطع الليزر.لإعداد قالب لتصنيع Aerogel monolith ، حدد قالبا فولاذيا مكونا من ثلاثة أجزاء يتكون من الجزء العلوي والوسط والسفلي بأبعاد خارجية تبلغ 15.24 في 14 سنتيمترا في تجويف 10 في 11 سنتيمترا في المركز. الجزء العلوي من القالب يجب أن يكون سبعة ثقوب تنفيس 0.08 سنتيمتر على كل جانب. استخدام الصابون المخفف والإسفنج محكم الخام لفرك الأجزاء العلوية والوسطى والسفلية من القالب وتجفيف جميع أجزاء نظيفة من القالب مع منشفة ورقية.بعد التجفيف، استخدم مناديل التنظيف الفردية التي يمكن التخلص منها من الأسيتون لمسح القالب حتى يبقى مسح التنظيف نظيفا. بعد ذلك ، استخدم ورق الصنفرة 2000 حصى للرمال طفيفة جميع الأسطح حتى القالب على نحو سلس للمس ، وقد أزيلت أي بقايا من الاستخدامات السابقة ، مع إيلاء اهتمام إضافي إلى داخل القالب الأوسط حيث يتم تشكيل Aerogel. مسح فتحات تنفيس على الجزء القالب العلوي مع الهواء المضغوط وتطبيق يدويا ما يقرب من 2.4 ملليلتر من الشحوم فراغ عالية في طبقة سميكة، حتى 1-2 ملليمتر على سطح ربط أعلى كامل من العفن السفلي وحوالي ملليلتر واحد من الشحوم في طبقة سميكة، حتى 1-2 ملليمتر إلى النصف الخارجي من السطح ربط أسفل القالب العلوي.تطبيق ما يقرب من 0.5 ملليلتر من الشحوم فراغ عالية في طبقة أقل من 0.5 ملليمتر حتى على الأسطح الداخلية للقوالب العلوية والسفلية واستخدام مسح التنظيف المتاح لمسح الشحوم الزائدة حتى يشعر السطح على نحو سلس ولا يبقى الالتصاق من الشحوم. تطبيق يدويا 0.5 ملليلتر من الشحوم فراغ عالية في طبقة أقل من 0.5 ملليمتر من الشحوم إلى السطح الداخلي للقالب الأوسط. لإعداد ملف نقش النقش، افتح مستندا جديدا في تطبيق رسم مناسب وأضف النص أو الصورة المطلوبة من أي حجم وعرض خط مباشرة إلى المستند، ثم احفظ الملف.لحفر مونوليث Aerogel، بدوره الأول على حفار الليزر، ونظام العادم فراغ، والكمبيوتر المرفقة. قياس حجم سطح المتجانسة Aerogel التي سيتم حفرها وفتح ملف نمط النقش. تعيين حجم البعد المستند لتتوافق مع حجم المتجانس Aerogel قياس وفتح غطاء من حفار الليزر.استخدام يد قفاز لوضع Aerogel على منصة النقش الليزر ومحاذاة Aerogel على الزاوية اليسرى العليا مع Aerogel لمس الحكام العلوي واليسار. اقلب مقياس التركيز اليدوي للمغناطيس على شكل V المرفق بالليزر رأسا على عقب واضغط على التركيز على حفار الليزر. حماية المتجانس Aerogel مع مسح التنظيف المتاح واستخدام السهم لأعلى على لوحة التحكم حفار ليزر لتحريك منصة النقش الليزر حتى الجزء السفلي من قياس التركيز اليدوي يمس فقط Aerogel.إزالة مسح والعودة قياس إلى وضعها الأصلي. أغلق غطاء حفار الليزر وانقر فوق ملف وطباعة في برنامج الرسم. حدد حفار الليزر كموقع طباعة وافتح إطار التفضيلات لتعيين خصائص الطابعة.حدد وضع النقطية داخل DPI من 600، سرعة 100٪، وقوة 55٪تأكد من أن حجم القطعة يطابق حجم المتجانس Aerogel قياس وانقر فوق تطبيق والطباعة. في اللوحة الأمامية من حفار الليزر، انقر فوق مهمة وحدد اسم الملف المطابق. انقر فوق Go.When انتهاء حفار الليزر، انقر فوق التركيز واستخدام السهم لأسفل على لوحة التحكم الأمامية النقش الليزر لخفض القاعدة.استخدام يد قفاز لنقل بلطف Aerogel من منصة حفار الليزر إلى الحاوية وانقر فوق القمامة لتطهير المهمة من الحفار. لقطع مونوليث Aerogel، بدوره على حفار الليزر، ونظام العادم فراغ، والكمبيوتر المرفقة وقياس حجم سطح مونوليث Aerogel ليتم قطعها. للقطع العام، افتح مستندا جديدا في برنامج الرسم وأدخل أبعاد حجم المستند للارتباط بحجم Aerogel المتجانس المقاس.استخدام أداة الرسم عرض شعري لإنشاء نمط التي سيتم قص ووضع نمط لتتناسب مع الموقع المطلوب قطع على Aerogel. تنظيف ورقة 0.0127 ملليمتر سميكة من رقائق الفولاذ المقاوم للصدأ كبيرة بما يكفي لتغطية قاعدة مونوليث Aerogel مع الأسيتون ووضع احباط على منصة حفار الليزر. محاذاة Aerogel والفولاذ المقاوم للصدأ احباط في الزاوية اليسرى العليا مع Aerogel لمس الحكام العلوي واليسار وضبط موقف قياس كما هو موضح.انقر فوق ملف وطباعة في برنامج الرسم وحدد نقش الليزر كموقع الطباعة وافتح إطار التفضيلات لتعيين خصائص الطابعة. حدد وضع المتجهات وحدد DPI إلى 600، والسرعة إلى 3٪ من الطاقة إلى 90٪، وتردد 1000 هيرتز. تأكد من أن حجم القطعة يطابق حجم Aerogel المقاس.عمق القطع سيختلف مع سرعة الليزر. انقر فوق وظيفة والذهاب لبدء القطع كما هو موضح. بعد جمع العينة، استخدم فرشاة رغوة لإزالة أي قطع صغيرة من Aerogel مائلة بلطف تركت على وجه المتجانسة التي كانت على اتصال مع الليزر.لهذا النهج الفسيفساء Aerogel، تم قطع نفس النمط إلى ثلاثة متجانسات ايروجيل مصبوغ مختلفة وأعيد تجميع القطع في نمط الفسيفساء. فمن الممكن لحفر التصاميم على قطع أصغر متجانسة كما هو موضح للحصول على ترتيبات مثيرة للاهتمام بصريا في ظل ظروف الضوء الطبيعي والأشعة فوق البنفسجية حتى على قطع أصغر. كما هو موضح، يمكن حفر Aerogels الأصلية مع أنماط من الكثافة المختلفة مع الصور المطبوعة على السطح الأمامي من Aerogel مستو، على سطح منحني، وعلى Aerogels مصبوغ الفلورسنت.في هذه الصورة المجهر الإلكتروني المسح الضوئي من السيليكا ايروجيل محفورة، يمكن ملاحظة الواجهة بين خطوط محفورة وAerogel نانوبور سلس تقريبا. الحفر يسبب الاستئصال وذوبان المواد السطحية في هياكل تشبه خيوط كما لوحظ في هذه الصورة التي تبين تأثير نبض ليزر واحد من Aerogel. يعد الإعداد الدقيق، بما في ذلك تعديل التباين للصور التي سيتم حفرها، أمرا حاسما لتحقيق نتائج عالية الجودة.ويمكن لمزيد من الصقل لطريقة النقش بالليزر أن يوفر بديلا للميكرونة الدقيقة للسيليكا إيروجيلس. يمكن أن تجد متجانسات Aerogel الجمالية تطبيقا في مجموعة واسعة من المجالات ، بما في ذلك الأعمال الفنية والمباني المستدامة.

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

تلفيق من السيليكا عالية جدا Microresonators عامل الجودة

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the ...

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

الفصل المكاني للمتشكلات الجزيئية والتجمعات

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Scalable Nanohelices for Predictive Studies and Enhanced 3D Visualization

Nanohelices قابلة للدراسات التنبؤية وتعزيز التصور 3D

Spring-like materials are ubiquitous in nature and of interest in nanotechnology for energy harvesting, hydrogen storage, and biological sensing ...

Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies

تميز الانبعاثات ليزر الأشعة تحت الحمراء البعيدة وقياس تردداتها

The generation and subsequent measurement of far-infrared radiation has found numerous applications in high-resolution spectroscopy, radio astronomy, and ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

المدمجة عدسة أقل الرقمي المجسم مجهر لفحص ممس وتوصيف

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

أتمتة وضع قفل في اللاخطية الاستقطاب دوران الألياف الليزر من خلال قياسات الاستقطاب الناتج

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Laser-induced Forward Transfer of Ag Nanopaste

نقل الليزر التي يسببها إلى الأمام من حج Nanopaste

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of ...

Electrochemical Etching and Characterization of Sharp Field Emission Points for Electron Impact Ionization

الكهروكيميائية النقش وتوصيف نقاط شارب الميدان الانبعاثات الكترون تأثير التأين

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. ...