Name: aesthetically enhanced silica aerogel via incorporation of laser etching and dyes
Uploaded: 2021-03-12T13:00:00
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著者らは、ユニオンカレッジ教員研究基金、学生研究助成プログラム、およびプロジェクトの財政支援のための夏の学部研究プログラムを認めたいと考えています。著者らはまた、3ピース型の設計、SEMイメージングのためのクリス・アヴァネシアン、曲面エアロゲル表面にエッチングするためのロナルド・トッチ、エッチングプロジェクトのインスピレーションと初期の作業、そしてクーロスのイメージと円筒形のエアロゲルを提供するためのイオアニス・ミハルディス博士の設計についてジョアナ・サントスを認めたいと考えています。

エアロゲル前駆体ソリューションを準備したり、ホットプレスで作業したり、レーザー彫刻システムを使用したりする際には、安全メガネまたはゴーグルを着用する必要があります。ラボの手袋は、金型の洗浄と準備、化学試薬溶液の調製、ホットプレスでの金型への溶液の流れ、エアロゲルの取り扱い時に着用する必要があります。溶剤を含むすべての化学物質の安全データシート(SDS)を?...

<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>

このプロトコルは、レーザーエッチングと染料の含有を採用して、美的に心地よいエアロゲル材料を調製する方法を示しています。
大型(10cm x 11cm x 1.5 cm)のエアロゲルモノリスを作る場合、アエロゲルが金型に付着し、大きな亀裂が形成されるのを防ぐため、サンディング、クリーニング、グリースアプリケーションを通じて適切なモールド調製が必要です。前駆体溶液?...

シリカエアロゲルは、ナノ多孔性、高表面積、低熱伝導率を有する音響絶縁材料であり、スペースダストの収集から建築絶縁材1、2までの幅広い用途で使用することができる。モノリシック形式で製造する場合、シリカエアロゲルは半透明であり、高絶縁窓3、4、5を作るために使用することができます。
近年、レーザー彫刻システム6,7を用いて表面にエッチングや切断することで、エアロゲルにバルク構造損傷を与えることなく、シリカエアロゲルの外観を変化させることができることが実証されました。これは、美的な改善、在庫情報の印刷、および加工エアロゲルモノリスをさまざまな形式にするのに役立ちます。フェムト秒レーザーは、エアロゲル8、9、10、11の粗雑な「マイクロ加工」のために働くことを示されている。しかし、現在のプロトコルは、簡単なレーザー彫刻システムでエアロゲルの表面を変更する能力を示しています。その結果、このプロトコルは、芸術および技術コミュニティに広く適用されます。
また、エアロゲル化学前駆体混合物に染料を組み込み、色相の範囲で色素ドープエアロゲルを作ることもできます。この方法は、化学センサ12、13、セレンコフ検出14を増強するために、純粋に審美的な理由のために製造するために使用されてきた。ここでは、審美的に心地よいエアロゲルを準備するための染料とレーザーエッチングの使用を実証します。
以下のセクションでは、大型シリカエアロゲルモノリスを作り、単石製剤を変更して、染料、エッチングテキスト、パターン、画像をエアロゲルモノリスの表面に組み込む手順、およびモザイクに組み立てる大きな染色モノリスから形状を切断する手順について説明します。

<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

この原稿には、レーザーエッチング及び染料の組み込みによるシリカエアロゲルモノリスを審美的に増強する手順について説明する。迅速な超臨界抽出法を用いて、大型シリカエアロゲルモノリス(10cm x 11cm x 1.5cm)を約10時間で製造することができる。前駆体混合物に組み込まれた染料は、黄色、ピンク、オレンジ色のエアロゲルになります。テキスト、パターン、画像は、バルク構造を損なうことなく、エアロゲルモノリスの表面(または表面)にエッチングすることができます。レーザー彫刻機は、エアロゲルから形状をカットし、カラフルなモザイクを形成するために使用することができます。

このプロトコルは、芸術および持続可能な建築設計を含むが、これらに限定されない用途のための審美的に楽しいエアロゲルモノリスの多種多様を調製するために使用することができる。ここで使用される少量の色素の前駆体混合物に含めることは、得られたエアロゲルモノリスの色に影響を与えるだけ観察される。他の光学的または構造的特性の変化は認められな?...

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Aesthetically Enhanced Silica Aerogel Via Incorporation of Laser Etching and Dyes

このプロトコルは、ネイティブおよび染色された形態でシリカエアロゲルモノリスの表面にテキスト、パターン、画像をエッチングし、エアロゲルをモザイクデザインに組み立てる方法を説明しています。

レーザーエッチングと染料の組み込みによる美的強化シリカ・アエロゲル

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

このプロトコルは、レーザー彫刻システムを使用して、プレーンで染色されたAerogelをエッチングおよび切断するための最初の視覚的方法論を提示します。この技術の主な利点は、任意の形状、サイズ、または色のアエロゲルモノリスをエッチングすることができるので、そのシンプルさです。ビデオプレゼンテーションでは、アエロゲルの配置やレーザーカッターのアライメントなど、プロトコルの実用的な考慮事項のデモンストレーションが可能です。Aerogel モノリス製造用の金型を作成するには、中心の 10 x 11 センチメートルのキャビティで 15.24 x 14 センチメートルの外側の寸法を持つ上部、中央、および底部から成る 3 部の鋼製金型を選択します。金型の上部には、各側に7つの0.08センチメートルの通気孔が必要です。希釈した石鹸と粗いテクスチャースポンジを使用して、金型の上部、中央、底部をこすり、金型のきれいな部分をすべてペーパータオルで乾燥させます。乾燥後、個々の使い捨てのアセトン浸漬クリーニングワイプを使用して、クリーニングワイプが清潔になるまで金型を拭きます。次に、2,000グリットサンドペーパーを使用して、金型が滑らかで、以前の使用物の残留物が取り除かれるまで、すべての表面を軽く砂で砂に入れ、エアロゲルが形成される中間型の内側に特別な注意を払います。圧縮空気で上部金型部品の通気孔を取り除き、下部金型の上部接続面全体に1~2ミリメートルの高真空グリースを手動で塗布し、厚い場合は1~2ミリのグリスを、1~2ミリ層であっても上部金型の底部接続面の外側半分に塗布します。上および底部の型の内側の表面に0.5ミリメートル未満の層に約0.5ミリリットルの高真空グリースを塗布し、表面が滑らかでグリースから粘着性が残らないまで、使い捨て洗浄ワイプを使用して余分なグリースを拭き取ります。0.5ミリ未満のグリースの中の高真空グリースを、中央金型の内側の表面に手動で塗布します。エッチングパターンファイルを準備するには、適切な図面アプリケーションで新しいドキュメントを開き、任意のサイズと線幅のテキストまたは画像をドキュメントに直接追加してから、ファイルを保存します。エアロゲルモノリスをエッチングするには、まずレーザー彫刻機、真空排気システム、および接続されたコンピュータをオンにします。エッチングされるエアロゲルモノリス表面のサイズを測定し、エッチングパターンファイルを開きます。測定された Aerogel モノリス サイズに対応するようにドキュメントの寸法サイズを設定し、レーザー彫刻の蓋を開きます。手袋をはめた手を使用して、Aerogelをレーザー彫刻機のプラットフォームに配置し、左上隅の Aerogel を上部と左の定規に触れて位置合わせします。レーザーに取り付けられたV字磁石マニュアルフォーカスゲージを上下逆さまに反転し、レーザー彫刻機のFocusを押します。使い捨て洗浄ワイプでエアロゲルモノリスを保護し、レーザー彫刻ツールコントロールパネルの上矢印を使用して、手動フォーカスゲージの下部がAerogelに触れるまでレーザー彫刻機プラットフォームを移動します。ワイプを取り外し、ゲージを元の位置に戻します。レーザー彫刻の蓋を閉じ、描画プログラムで[ファイルと印刷]をクリックします。印刷場所としてレーザー彫刻を選択し、環境設定ウィンドウを開いてプリンタのプロパティを設定します。DPI の中でラスター モードを選択し、速度 100%、55%の累乗を選択して、測定された Aerogel モノリス サイズとピース サイズが一致することを確認し、[適用して印刷] をクリックします。レーザー彫刻のフロントパネルで、[ジョブ]をクリックし、対応するファイル名を選択します。[Go.]をクリックします。レーザー彫刻が完了したら、[フォーカス]をクリックし、レーザー彫刻のフロントコントロールパネルの下矢印を使用してベースを下げます。手袋をはめた手を使用して、Aerogelをレーザー彫刻機のプラットフォームからコンテナにそっと移し、[ゴミ箱]をクリックして彫刻家からジョブをパージします。エアロゲルモノリスをカットするには、レーザー彫刻機、真空排気システム、および取り付けられたコンピュータをオンにして、切断するアエロゲルモノリス表面のサイズを測定します。一般的な切削の場合は、図面プログラムで新しいドキュメントを開き、測定された Aerogel モノリス サイズと相関するドキュメント サイズの寸法を入力します。ヘアライン幅描画ツールを使用して、カットするパターンを作成し、Aerogel 上の目的のカット位置に合わせてパターンを配置します。アセトンでアエロゲルモノリスのベースを覆うのに十分な大きさのステンレス箔の厚さ0.0127ミリメートルのシートをクリーニングし、レーザー彫刻機プラットフォームにホイルを置きます。左上隅にあるエアロゲルとステンレススチールのホイルを上部と左の定規に触れ、実演したようにゲージの位置を調整します。図面プログラムで[ファイルと印刷]をクリックし、印刷場所としてレーザー彫刻を選択し、環境設定ウィンドウを開いてプリンタのプロパティを設定します。ベクトルモードを選択し、DPIを600に、速度を3%に設定して90%、周波数を1,000ヘルツに設定します。ピースサイズが測定されたエアロゲルサイズと一致することを確認します。カットの深さはレーザー速度によって異なります。「ジョブと移動」をクリックして、示されているように切断を開始します。サンプルを採取した後、泡ブラシを使用して、レーザーに接触していたモノリスの顔に残されたアブレートされたアエロゲルの小片を静かに取り除きます。このエアロゲルモザイクアプローチでは、同じパターンを3つの異なる染色されたエアロゲルモノリスに切断し、断片をモザイクパターンに再構成した。小さな部分でも自然光と紫外線条件下で視覚的に興味深い配置を得るために実証されるように、より小さなモノリシックな部分にエッチングデザインすることが可能です。図示されているように、ネイティブエアロゲルは、平面アエロゲルの前面、曲面、蛍光染めエアロゲルに印刷された写真で、さまざまな密度のパターンでエッチングすることができます。このエッチングされたシリカ・アエロゲルの走査型電子顕微鏡画像では、エッチングラインとほぼ滑らかなナノ多孔質のアエロゲルとの界面が観察できる。エッチングは、この画像で観察されたように表面材料のアブレーションと融解を引き起こし、エアロゲルの単一のレーザーパルスの効果を示す。エッチングする画像のコントラスト調整を含む慎重な準備は、高品質の結果を達成するために重要です。レーザーエッチング法をさらに改良することで、シリカ・エアロゲルのマイクロ加工に代わるものが提供される可能性があります。審美的なエアロゲルモノリスは、アートワークや持続可能な建物を含む多種多様な分野でアプリケーションを見つけることができます。

Research

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Engineering

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シリカ超高品質ファクターMicroresonatorsの作製

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予測研究および拡張の3D可視化のためのスケーラブルなNanohelices

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

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

MEMS検査および特性評価のためのコンパクトなレンズレスデジタルホログラフィック顕微鏡

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

出力偏光測定を通じて非線形偏波回転ファイバレーザにおけるモードロックの自動化

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

銀ナノペーストのレーザー誘起フォワード転送

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

電子衝撃イオン化のためのシャープフィールドエミッションポイントの電気化学エッチングとキャラクタリゼーション

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

The Evolution of Silica Nanoparticle-polyester Coatings on Surfaces Exposed to Sunlight

日光への露出表面上にシリカナノ粒子 - ポリエステルコーティングの進化

Corrosion of metallic surfaces is prevalent in the environment and is of great concern in many areas, including the military, transport, aviation, ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

光共振器およびレーザ応用のためのポリマーマイクロスフェアの作製

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

One-Step Approach to Fabricating Polydimethylsiloxane Microfluidic Channels of Different Geometric Sections by Sequential Wet Etching Processes

ワンステップ連続湿式エッチング法によって異なる幾何学的なセクションのポリジメチルシロキサン マイクロ流路の加工方法

Polydimethylsiloxane (PDMS) materials are substantially exploited to fabricate microfluidic devices by using soft lithography replica molding techniques. ...