미세 유체 침투를 통해 세 가지 차원 미세 구조 나노 복합 재료의 제조

1. 3 차원 미세 유체 네트워크의 제작 80 ° C에서 도망자 잉크를 녹여 3 ML의 주사기 배럴에로드합니다. 주 : 비산 잉크는 미세 결정질 왁스의 이진 혼합물 40:60의 중량비와 바셀린이다. 원하는 섬유 직경 (예 : 내부 직경 (ID) = 150 μm의)에 따라 증착 노즐을 선택합니다. 잉크 재료를 함유 시린지 외통에 노즐을 설치하고 분배 로봇의 주사기 홀더에 마운트. 원하는 3D 골격 구조의 제작에 분배 로봇의 이동 경로를 설계하는 엑셀 프로그램을 사용하십시오. 주 : 3D 잉크 구조 및 관련 층의 필라멘트 '간격의 전체 치수는 쉽게 프로그래밍 될 수 있으며,이 경우에는 사이즈 60mm 폭 7.5 mm, 0.25 mm 가로 간격과 두께가 1.7 mm가 길이 아르 각 필라멘트 사이. <l난> 압력 조정기 및 로봇 분배 속도에 증착 압력을 설정한다. 주 : 비산 잉크 필라멘트 직경은 노즐 직경, 증착 압력, 잉크 점도 및 분배 속도에 따라 변화한다. 여기서, 섬유 직경은 1.9 MPa로 압출 압력에서 4.7 mm / sec의 증착 속도를 ~ 150 μM이다. 2 차원 패턴 (그림 2a)에 이르게 에폭시 기판에 잉크 기반의 필라멘트의 증착과 microscaffold의 제조를 시작합니다. 연속 필라멘트의 직경과 동일한 양만큼 분배 노즐의 Z-위치를 증가시켜 후속 층을 증착 (도 2B). 참고 : 다른 형상과 여러 층 (예를 들어, 수백 층) 구축 할 수있는 자체 지원하는 3 차원 구조를. 에폭시의 두 부분 (즉, 수지와 경화제) 캡슐화에 사용 및 EP를 탈기 믹스에폭시 성분의 혼합시의 기포를 제거하기 위해 정의 된 (여기에서, 30 분 동안 0.15 바)의 시간 동안 진공 하에서 옥시 혼합물. 참고 : 탈기 시간은 에폭시 혼합물의 겔 시간이 다를 수 있습니다. 다른 에폭시 시스템의 경우, 필요한 탈 시간이 짧거나 길어질 수 있습니다. 부압을인가함으로써 유체 분배기를 사용하여 3 ㎖ 주사기 배럴에 에폭시 수지를로드 한 다음, 주사기 배럴로 미세 노즐 (예를 들면 ID = 0.51 mm)를 탑재. 장소는 동일 유체 분배기를 사용하여 그 상단부에 경사 골격 구조 위에 에폭시 방울 및 에폭시 캡슐화 동안 버블 트래핑의 위험을 최소화하기 위해 노즐을 장착. 참고 : 에폭시 다음 중력과 모세관 힘에 의해 구동 필라멘트 사이의 빈 공간으로 흐른다. 발판 필라멘트 사이의 빈 공간이 완전히 채워질 때까지 발판 위에 에폭시 방울을 배치 계속합니다. 캡슐화 EPO에게하자다음 XY 24 시간 동안 실온에서 프리큐어과는 60 ° C (그림 2C)에서 후 경화 오븐에서 구조를했습니다. 참고 : 다른 치료 일정이 다른 에폭시 시스템에 적용 할 수있다. 완전 경화 후 정밀 톱을 사용하는 에폭시의 초과 부분을 잘라냅니다. 구조의 두 끝에서 두 개의 구멍을 뚫고 두 개의 플라스틱 튜브를 삽입합니다. 다음과 같은 구조에서 도망자 잉크를 제거 잉크 액화 (그림 2D)에 대해 30 분 동안 90 ° C의 오븐에서 샘플을 넣어. 바로 오븐에서 샘플을 채취 한 후, 또 다른 5 분 헥산 다음 5 분 동안 열린 채널에 연결된 튜브를 통해 뜨거운 증류수의 흡입과 채널 네트워크를 씻어. 참고 : 잉크 제거 (그림 5) 상호 연결된 3 차원 미세 유체 네트워크를 얻을 수 있습니다. 헥산을 사용하여 네트워크의 후 세정은 말일을 제거하기 위해 수행된다채널 벽에서 잉크의 상상력 흔적이 남지. 2. 나노 복합체의 제조 참고 : 나노 복합물은 다른 하중에서 이중 경화 (자외선 / 열 경화성) 열경화성 수지, 에폭시 수지 있거나, 우레탄계 수지 및 nanofillers (여기서, 단층 카본 나노 튜브)를 배합하여 제조된다. 계면 활성제 (아연 프로토 포르피린 IX) 중 하나를 아세톤, 디클로로 메탄 (14) (그림 6)의 0.1 ㎜의 용액에 나노 튜브의 원하는 금액을 추가합니다. 주 : 여기에서, 탄소 나노 튜브의 150 ㎎을 0.5 중량 %의 최종 농도의 나노 튜브와 나노 복합체를 제조하기 위해 용액 (~ 50 ㎖)에 첨가 하였다. 또한 DMF와 같은 고 비등점 용매의 사용으로 인해 용매를 증발 동안 60 ° C 이상의 온도에서 본 연구에 사용 된 UV-에폭시 가능한 열 경화 ​​피해야한다는 것을 언급한다. SU에게 초음파 처리나노 튜브 응집체 (그림 6) debundle하는 30 분 동안 초음파 목욕 spension. 주의 : 이러한 나노 튜브 용액을 여과 또는 원심 분리 등의 추가의 노력이 수지와 혼합하기 전에 남은 큰 클러스터를 제거하여야한다. 약간 4 시간 동안 용매 끓는 온도 (아세톤 용액에 대한 예를 들어 50 ℃) 이하의 온도에서 자기 교반 뜨거운 접시 위에 나노 튜브 현탁액 수지 (에폭시, 우레탄 중 하나)을 혼합. 초음파 욕조에 나노 복합 혼합물을 놓고 동시에 1 시간 동안 초음파와 가열 (40 ~ 50 ℃) (그림 6)를 적용한다. 진공 상태에서 24 시간 (~ 0.1 바)에 12 시간 동안 30 ° C에서 나노 복합체를 가열 한 후 50 ° C에 의해 잔류 용매의 증발을 보자. ORDE의 3 – 롤 밀 믹서의 롤 사이에 작은 틈을 통과하여 나노 복합 재료를 혼합 전단(그림 6) 큰 나노 튜브 응집체를 중단하려면 r. 이전 기준 비교를 위해 혼합 세 롤에 나노 복합체의 일부를 유지합니다. 세 롤 혼합 매개 변수 (즉, 간격 및 회전 속도)를 설정합니다. 참고 : 여기에, 250 rpm의 일정한 속도는 에이프런 롤에 사용됩니다. 각각 25 μm의 5 개의 패스, 10 ㎛에서 5 패스, 5 μm의 10 패스를, 그러나, 롤 사이의 간격은 다음과 같이 세 단계의 처리에서 줄일 수 있습니다. 혼합 중에 갇혀 기포를 제거하는 건조기를 사용하여 24 시간 동안 0.1 ~ 바의 진공 하에서 최종 혼합물을 탈기. 3. 나노 복합 침투 (사출) 부압을인가함으로써 유체 분배기를 사용하여 3 ㎖ 주사기 배럴로, 섹션 2에서 제조 된 나노 복합 재료를,로드. 열린 채널 (같은 튜브 사용에 부착 된 플라스틱 튜브에 맞는 미세 노즐 (예를 들어, ID = 0.51 mm)를 삽입) 잉크 제거 및 나노 복합 재료를 함유하는 시린지 외통에 마운트. 압력 분배기에 원하는 압력 (즉, 양의 압력)을 설정합니다. 주 : 여기에서, 나노 복합 사출 압력은 400 kPa의 설정된다. 주 : 진공 (즉, 음압) 네트워크 충전물을 돕기 위해 다른 단부 (즉, 출구 측)에 적용될 수있다. 압력이인가되면, 프로토콜에 내장 한 마이크로 유체 네트워크는, 플라스틱 튜브를 통해 네트워크로 들어 나노 복합체 현탁액에 의해 충전된다. 곧 주사 후, 예비 건조를 위해 30 분 동안 UV 램프의 UV 조명에 나노 복합 채워진 복합 빔을 노출합니다. 주 :이 예비 경화 작업이 가능한 CNT를 배향의 브라운 운동의 효과를 감소하는 것으로 생각된다. 그것은 또한 열 – 유도 수축을 감소시킨다 (도 7) 오븐에서 제조 된 빔을 사후 치료에서, UV-에폭시, 또 다른 1 시간 (그림 7) 130 ° C 다음에 1 시간 동안 80 ° C의 경우. 톱을 사용하여 여분의 에폭시 부분을 절단 한 후 원하는 크기로 빔을 연마 (여기에서, ~의 길이는 60mm ~ 폭 6.8 ㎜, ~ 빔의 두께가 1.6 mm 기계적 특성의 용이성을 위해 제조되었다).