Name: aesthetically enhanced silica aerogel via incorporation of laser etching and dyes
Uploaded: 2021-03-12T13:00:00
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저자는 유니온 대학 교수 연구 기금, 학생 연구 보조금 프로그램 및 프로젝트의 재정 지원을위한 여름 학부 연구 프로그램을 인정하고 싶습니다. 저자는 또한 3 피스 금형의 디자인에 대한 조아나 산토스를 인정하고 싶습니다, SEM 이미징크리스 Avanessian, 곡선 에어로겔 표면에 에칭로널드 토치, 박사 요안니스 미카라우디스는 영감과 에칭 프로젝트에 대한 초기 작업뿐만 아니라 쿠로스 이미지와 원통형 에어로겔을 제공하기위한.

에어로겔 전구체 솔루션을 준비하고, 뜨거운 프레스와 함께 작업하고, 레이저 조각 시스템을 사용할 때 안전 안경이나 고글을 착용해야 합니다. 실험실 장갑은 금형을 청소하고 준비할 때 착용해야하며, 화학 시약 용액을 준비하고, 용액을 뜨거운 프레스의 금형에 붓고 에어로겔을 처리해야합니다. 그들과 함께 작업하기 전에 용매를 포함한 모든 화학 물질에 대한 안전 데이터 시트 (SDS)를 읽으십...

<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. 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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>

이 프로토콜은 레이저 에칭과 염료의 포함이 심미적으로 만족스러운 에어로겔 재료를 준비하기 위해 어떻게 사용될 수 있는지 보여줍니다.
에어로겔 모놀리스(10cm x 11cm x 1.5cm)의 에어로겔 모놀리스를 제작하려면 에어로겔이 곰팡이에 달라붙지 않도록 샌드링, 클리닝 및 그리스 어플리케이션을 통해 적절한 금형 준비가 필요합니다. 전구체 용액과 직접 접촉하는 금형의 부품?...

실리카 에어로겔은 나노다공성, 높은 표면적, 음향적으로 절연 재료로 공간 먼지 를 모으는 것에서 건물 절연 재료1,2에이르기까지 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 모놀리식 형태로 제조될 때 실리카 에어로겔은 반투명하며 고절연 윈도우3,4,5를만드는 데 사용할 수 있습니다.
최근에는 레이저 인그레이빙 시스템6,7을 사용하여 표면에 에칭하거나 절단하여 실리카 에어로겔의 외관을 변경할 수 있음을 입증하여 에어로겔에 대량 구조적 손상을 일으키지 않고 있다. 이는 미적 향상, 재고 정보 인쇄 및 다양한 형태로 에어로겔 모놀리스를 가공하는 데 유용할 수 있습니다. 펨토초 레이저는 에어로겔8,9,10,11의조잡한 "마이크로 가공"을 위해 작동하는 것으로 나타났습니다. 그러나, 현재 프로토콜은 간단한 레이저 인그레이빙 시스템으로 에어로겔의 표면을 변경할 수 있는 능력을 보여줍니다. 따라서 이 프로토콜은 예술 및 기술 커뮤니티에 광범위하게 적용됩니다.
또한 에어로겔 화학 전구체 혼합물에 염료를 통합하여 다양한 색조로 염료 도핑 에어로겔을 만들 수 있습니다. 이 방법은 화학 센서 를 제조하는 데 사용되었습니다12,13,Cerenkov 검출을 향상시키기 위해14,순전히 미적 이유. 여기서는 염료와 레이저 에칭을 사용하여 심미적으로 만족스러운 에어로겔을 준비합니다.
다음 섹션에서는 대형 실리카 에어로겔 모놀리스를 만들고, 염료를 통합하기 위한 모놀리스 준비 절차를 변경하고, 텍스트를 에칭하고, 패턴과 이미지를 에어로겔 모놀리스 표면에 삽입하고, 큰 염색된 모놀리스에서 모양을 절단하여 모자이크로 조립하는 절차를 설명합니다.

<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

레이저 에칭 및 염료의 통합에 의해 실리카 에어로겔 모놀리스를 심미적으로 향상시키는 절차는이 원고에 설명되어 있습니다. 빠른 초임계 추출 방법을 사용하여 대형 실리카 에어로겔 모놀리스(10cm x 11cm x 1.5cm)를 약 10시간으로 제작할 수 있습니다. 전구체 혼합물에 통합된 염료는 노란색, 분홍색 및 주황색 으로 된 에어로겔을 생성합니다. 텍스트, 패턴 및 이미지는 벌크 구조를 손상시키지 않고 에어로겔 모놀리스의 표면(또는 표면)에 새겨질 수 있습니다. 레이저 조각기는 에어로겔에서 모양을 잘라 다채로운 모자이크를 형성하는 데 사용할 수 있습니다.

이 프로토콜은 예술 및 지속 가능한 건축 설계를 포함하되 이에 국한되지 않는 애플리케이션을 위해 다양한 심미적으로 만족스러운 에어로겔 모놀리스를 준비하는 데 사용할 수 있습니다. 여기에 사용되는 소량의 염료의 전구체 혼합물에 포함되는 것은 생성된 에어로겔 모놀리스의 색에 영향을 미치는 것으로만 관찰된다; 다른 광학 적 또는 구조 적 특성의 변화는 관찰?...

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Aesthetically Enhanced Silica Aerogel Via Incorporation of Laser Etching and Dyes

이 프로토콜은 텍스트, 패턴 및 이미지를 네이티브 및 염색 된 형태로 실리카 에어로겔 모놀리스표면에 에칭하고 에어로겔을 모자이크 디자인으로 조립하는 방법을 설명합니다.

레이저 에칭과 염료의 통합을 통해 미학적으로 향상된 실리카 에어로겔

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

이 프로토콜은 레이저 인그레이빙 시스템을 사용하여 일반 및 염색 에어로겔을 에칭하고 절단하기위한 최초의 시각적 방법론을 제공합니다. 이 기술의 주요 장점은 모든 모양, 크기 또는 색상의 Aerogel 모놀리스를 에칭 할 수 있기 때문에 단순함입니다. 비디오 프레젠테이션을 통해 Aerogel 배치 및 레이저 커터 정렬을 포함하여 프로토콜의 실질적인 고려 사항을 시연할 수 있습니다.Aerogel 모놀리스 제작을 위한 금형을 준비하려면 상단, 중간 및 하단 부분으로 구성된 3부 강철 금형을 선택하여 15.24 x 14cm의 바깥쪽 치수로 중앙의 10x 11cm 캐비티에서 선택합니다. 금형의 상단 부분에는 양쪽에 7 개의 0.08 센티미터 벤트 구멍이 있어야합니다. 희석 된 비누와 거친 질감의 스폰지를 사용하여 금형의 상단, 중간 및 하단 부분을 스크럽하고 종이 타월로 금형의 깨끗한 부분을 모두 건조시하십시오.건조 후, 청소 닦아 깨끗한 남아있을 때까지 금형을 닦아 개별 일회용 아세톤 담근 청소 물티슈를 사용합니다. 다음으로, 2, 000 모래 사포를 사용하여 금형이 터치에 부드러워질 때까지 모든 표면을 가볍게 모래로 모래로 만들고 이전 사용의 잔류물이 제거되어 에어로겔이 형성되는 중간 금형의 내부에 각별한 주의를 기울입니다. 상단 금형 부품의 통풍구를 압축 공기로 지우고 고진공 그리스약 2.4밀리리터를 두꺼운 두께로 수동으로 적용하고, 바닥 금형의 전체 연결 표면에 1~2밀리리터층, 심지어 상단 몰드의 바깥쪽 절반까지 1~2밀리리터의 그리스를 두께로 균일하게 발라주세요.상부 및 하단 금형의 내부 표면에 0.5 밀리미터 미만의 고진공 그리스약 0.5 밀리리터를 바르고 일회용 클리닝 와이프를 사용하여 표면이 매끄럽고 기름에서 끈적거림이 남아 있지 않습니다. 중간 금형의 내부 표면에 0.5 밀리미터 미만의 그리스 층으로 0.5 밀리리터의 고진공 그리스를 수동으로 적용하십시오. 에칭 패턴 파일을 준비하려면 적절한 드로잉 응용 프로그램에서 새 문서를 열고 모든 크기와 줄 너비의 원하는 텍스트 또는 이미지를 문서에 직접 추가한 다음 파일을 저장합니다.Aerogel 모놀리스를 병에 새기려면 먼저 레이저 조각기, 진공 배기 시스템 및 연결된 컴퓨터를 켭니다. 에칭 패턴 파일을 에칭하고 열 에어로겔 모놀리스 표면의 크기를 측정합니다. 측정된 Aerogel 모놀리스 크기에 해당하는 문서의 치수 크기를 설정하고 레이저 조각기의 뚜껑을 엽니다.장갑을 낀 손을 사용하여 Aerogel을 레이저 조각기 플랫폼에 배치하고 왼쪽 상단 모서리에 에어로겔을 에어로겔을 상단과 왼쪽 눈금자를 만지는 것으로 정렬합니다. 레이저에 부착된 V자형 자석 수동 초점 게이지를 거꾸로 뒤집고 레이저 조각기의 포커스를 누릅니다. 일회용 클리닝 와이프로 Aerogel 모놀리스를 보호하고 레이저 조각기 제어판의 업 화살표를 사용하여 수동 초점 게이지의 하단 부분이 Aerogel에 닿을 때까지 레이저 조각기 플랫폼을 이동합니다.지우기를 제거하고 게이지를 원래 위치로 반환합니다. 레이저 조각기 뚜껑을 닫고 그리기 프로그램에서 파일 및 인쇄를 클릭합니다. 레이저 조각기를 인쇄 위치로 선택하고 기본 설정 창을 열어 프린터 속성을 설정합니다.600의 DPI 내부의 래스터 모드를 선택하고, 100 %의 속도와 55 %의 전력은 조각 크기가 측정 된 Aerogel 모놀리스 크기와 일치하는지 확인하고 적용 및 인쇄를 클릭합니다. 레이저 조각기의 전면 패널에서 작업을 클릭하고 해당 파일 이름을 선택합니다. Go.Go.레이저 조각가가 끝나면 포커스를 클릭하고 레이저 조각전면 제어판의 아래쪽 화살표를 사용하여 베이스를 낮춥니다.장갑을 낀 손을 사용하여 Aerogel을 레이저 조각기 플랫폼에서 용기로 부드럽게 옮기고 휴지통을 클릭하여 조각기에서 작업을 제거합니다. Aerogel 모놀리스를 잘라내기 위해 레이저 조각기, 진공 배기 시스템 및 연결된 컴퓨터를 켜고 절단할 Aerogel 모놀리스 표면의 크기를 측정합니다. 일반적인 절단의 경우 드로잉 프로그램에서 새 문서를 열고 문서 크기의 치수를 입력하여 측정된 Aerogel 모놀리스 크기와 상관관계를 맺습니다.헤어라인 너비 드로잉 도구를 사용하여 아로겔에서 원하는 절단 위치에 맞게 패턴을 절단하고 배치할 패턴을 만듭니다. 0.0127밀리미터 두께의 스테인리스 스틸 호일 시트를 세이톤으로 에어로겔 모놀리스의 베이스를 덮고 호일을 레이저 조각기 플랫폼에 배치할 수 있을 만큼 충분히 커집니다. 왼쪽 상단 모서리에 에어로겔과 스테인리스 스틸 호일을 상단과 왼쪽 눈금자를 만지는 에어로겔과 정렬하고 시연된 대로 게이지 위치를 조정합니다.드로잉 프로그램에서 파일 및 인쇄를 클릭하고 레이저 조각기를 인쇄 위치로 선택하고 기본 설정 창을 열어 프린터 속성을 설정합니다. 벡터 모드를 선택하고 DPI를 600으로 설정하고, 속도는 전력을 90%로, 주파수는 1, 000 Hertz로 설정합니다. 조각 크기가 측정된 Aerogel 크기와 일치하는지 확인합니다.절단의 깊이는 레이저 속도에 따라 달라집니다. 작업 및 이동을 클릭하여 설명한 대로 절단을 시작합니다. 샘플을 수집한 후 폼 브러쉬를 사용하여 레이저와 접촉한 모놀리스 의 얼굴에 남은 작은 아에로겔 조각을 부드럽게 제거합니다.이 Aerogel 모자이크 접근법을 위해 동일한 패턴은 세 가지 염색 에어로겔 모놀리스로 절단되었고 조각은 모자이크 패턴으로 재조립되었습니다. 작은 조각에서도 자연및 자외선 조건에서 시각적으로 흥미로운 배열을 얻을 수 입증 된 작은 모놀리식 조각에 디자인을 에칭 할 수 있습니다. 그림과 같이, 네이티브 에어로겔은 평면 에어로겔의 전면 표면에 인쇄된 사진과 함께 다양한 밀도의 패턴으로 새겨질 수 있으며, 곡선 표면에, 그리고 형광 염색 에어로겔에 새겨져 있습니다.에칭 실리카 에어로겔의 이 스캐닝 전자 현미경 이미지에서, 에칭 선과 거의 매끄러운 기운 나노 다공성 에어로겔 사이의 인터페이스를 관찰할 수 있다. 에칭은 에어로겔의 단일 레이저 펄스의 효과를 보여주는 이 이미지에서 관찰된 바와 같이 표면 물질의 절제 및 용융을 필라멘트와 같은 구조로 유발합니다. 에칭할 이미지의 대비 조정을 포함한 신중한 준비는 고품질 결과를 달성하는 데 매우 중요합니다.레이저 에칭 방법의 추가 정제는 실리카 에어로겔의 마이크로 가공에 대한 대안을 제공 할 수 있습니다. 미용 에어로겔 모놀리스는 예술품과 지속 가능한 건물을 포함한 다양한 분야에서 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

실리카 초고 품질 팩터 Microresonators의 제작

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

연구

공학

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

분자 순응및 클러스터의 공간 분리

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

예측 연구 확장 Nanohelices 향상된 3D 시각화

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

원적외선 레이저 방출 및 그들의 주파수의 측정을 특성화

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

MEMS 검사 및 특성화를위한 소형 렌즈가없는 디지털 홀로그램 현미경

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

출력 편광 측정을 통해 비선형 편광 회전 광섬유 레이저의 모드 잠금의 자동화

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

의 Ag Nanopaste의 레이저 유도 앞으로 전송

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

전기 화학적 에칭 및 전자 충격 이온화 샤프 전계 방출 포인트의 특성

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