Mikroakışkan Sızma yoluyla üç boyutlu mikrostrüktürlü nanokompozitlerin İmalat

1.. 3D mikroakışkan Ağları Fabrikasyon 80 ° C de kaçak mürekkep eritin ve 3 ml şırınga içine yükleyin. Not: kaçak mürekkep mikrokristalimsi bir mum, bir ikili karışım ve 40:60 'lik bir ağırlık oranı daha yüksek olan bir vazelin olduğunu. İstenen lif çapının (örneğin, iç çapı (ID) = 150 um) bağlı bir çökeltme memesi seçin. Mürekkep malzemeyi içeren, şırınga haznesinin üzerinde memeyi takın ve dağıtma robotun enjektör tutucuya monte edin. Istenen 3D iskele yapısının üretim için dağıtım robotun hareket yolunu tasarlamak için bir Excel programı kullanın. Not: 3D mürekkep yapı ve belirli bir tabakadaki lif 'boşluğunun genel boyutları kolaylıkla programlanabilir, bu durumda, boyutlar 60 mm genişliğinde, 7.5 mm ve 0.25 mm yatay mesafe ile kalınlığı 1.7 mm, uzunluğu vardır Her filament arasında. <li> basınç regülatörü ve robot dağıtma hızına çökelme basıncını ayarlayınız. Not: kaçak mürekkep lif çapı meme çapı, basınç birikimi, viskozite ve mürekkep verme hızına bağlı olarak değişir. Burada, filament çapı 1.9 MPa bir çekme basınçta 4.7 mm / sn bir çökelme hızı ~ 150 mm. 2B desen (Şekil 2a) yol açan bir epoksi alt-tabaka, mürekkep bazlı filamanların birikimi ile microscaffold yapılışı başlatın. Ardışık olarak filamanların çapına eşit bir miktar ile dağıtım nozulunun z-pozisyonu arttırılmasıyla takip eden katmanların yatırın (Şekil 2b). Not: Diğer geometri ve birçok katmanları (örneğin, bir kaç yüz kat) inşa edilebilir Kendinden destekli 3D yapılar. Epoksi iki parça (yani reçine ve sertleştirici) kapsülleme için kullanılan ve ep degas karıştırınEpoksi bileşenlerin karıştırma esnasında tuzağa kabarcıklarını çıkarmak için tanımlanan (burada, 30 dakika süre ile 0.15 bar) bir süre vakum altında oksi karışımı ile gerçekleştirilmektedir. Not: gaz çıkarma süresi, epoksi karışımın jel zamanla değişebilir. Farklı bir epoksi sistemi için, gerekli olan gaz alma süresi daha kısa ya da daha uzun olabilir. Negatif bir basınç uygulayarak bir sıvı dağıtıcı kullanılarak, 3 ml şırınga haznesi içine, epoksi reçine yükleyin ve daha sonra bir şırınga ağzına ince bir memeyi (örn. ID = 0.51 mm) olan. Bir yer aynı sıvı dağıtıcı kullanılarak, üst ucunda, eğimli iskele yapısı üzerinde epoksi düşer ve epoksi kapsülleme sırasında kabarcık yakalama riskini en aza indirmek için meme monte edilmiştir. Not: epoksi daha sonra ağırlık ve kılcal güçler tarafından tahrik lifleri arasındaki boşlukların içine akar. Iskele lifleri arasındaki boşluk tamamen dolana kadar iskele üzerinde epoksi damla yerleştirerek devam edin. Kapsülleme EPO izinDaha sonra xy 24 saat boyunca oda sıcaklığında sertleşme-öncesi ve 60 ° C'de (Şekil 2c) ile iyileştirme sonrası işleme için bir fırın içinde yapıyı koydu. Not: Farklı bir tedavi planı farklı bir epoksi sistemi için uygulanabilir. Tam kür sonra hassas bir testere kullanarak epoksi fazla parçaları kesin. Yapının iki uçlarında iki delik açın ve iki plastik tüpler yerleştirin. Aşağıdaki gibi yapısından kaçak mürekkebi çıkarın: Mürekkep sıvılaşma (Şekil 2d) için 30 dakika boyunca, 90 ° C'de bir fırında örnekleri koyun. Kısa bir süre fırından örnekleri alındıktan hemen sonra, başka bir 5 dakika için, heksan, ardından 5 dakika boyunca açılan kanallara bağlı borular ile sıcak damıtılmış su emme ile kanal ağ yıkayın. Not: mürekkep temizleme (Şekil 5), birbirine bağlı bir 3D mikroakışkan ağını verir. Heksan kullanılarak ağların sonrası temizleme Possi çıkarmak amacıyla gerçekleştirilirkanal çeperlerinden mürekkebin ble kalıntı izleri. 2. Nanokompozit hazırlanması Not: nanokompozitler farklı yüklemelerde ikili bir kür (mor ötesi / ısı ile sertleştirilebilir) ısı ile sertleşen reçine, bir epoksi reçinesi ya da bir üretan bazlı reçine ve nanofillers (burada, tek duvarlı karbon nanotüpleri) karıştırılması ile hazırlanır. Bir yüzey aktif madde (Çinko protoporfirin IX) ya da aseton ya da diklorometan içinde 14 (Şekil 6) içinde 0.1 mM'lik bir çözeltisine nanotüpler istenilen miktarda ekleyin. Not: Burada CNTs 150 mg,% 0.5 civarında olan bir nihai nanotüp konsantrasyonuna sahip bir nano-bileşiğin hazırlanması için, içindeki çözeltisi (~ 50 mi) ilave edildi. Ayrıca, DMF gibi, yüksek kaynama sıcaklığı çözücülerin kullanılması nedeniyle çözücü buharlaştırma sırasında 60 ° C üzerinde sıcaklıklarda, bu çalışmada kullanılan UV-epoksi olası ısı sertleştirmesine kaçınılması gerektiğini belirtmek gerekir. Su'yu sonikasyonnanotüp agrega (Şekil 6) debundle 30 dakika için ultrasonik banyo içinde spension. Not: nanotüp çözelti süzme ya da ultra-santrifüj gibi ek çabalar reçine ile karıştırmadan önce, kalan büyük kümeler çıkarmak için yapılmalıdır. Hafif 4 saat çözücünün kaynama sıcaklığında (aseton çözeltisi örneğin 50 ° C) altındaki bir sıcaklıkta bir manyetik karıştırıcı sıcak bir plaka üzerine nanotüp süspansiyonu ile reçine (ya da üretan, epoksi ya da) karıştırın. Ultrasokinasyon banyosuna nanokompozit karışımı yerleştirin ve aynı anda 1 saat boyunca sonikasyon ve ısıtma (40-50 ° C) (Şekil 6) uygulanır. Vakum altında 24 saat (~ 0.1 bar) için 12 saat boyunca 30 ° C 'de nano-bileşiğin ısıtılması ve daha sonra 50 ° C'de ile tortusal çözücünün buharlaşmasına izin verin. Orde bir üç-silindirli hadde karıştırıcısında silindirler arasında küçük bir boşluk içinden geçirilerek nanokompozit materyalleri karıştırın Kayma(Şekil 6) büyük nanotüp agrega kırmak için r. Önce bazal karşılaştırma için karışım üç rulosuna nanokompozit bir kısmını tutun. Üç rulo karıştırma parametrelerini (yani boşluklar ve döndürme hızı) ayarlayın. Not: Burada, 250 rpm, sabit hızlı bir apron rulo için kullanılır. Sırasıyla, 25 um, 5 geçiş, 10 um, 5 geçer ve 5 um 10 geçer: Ancak, ruloların arasındaki boşluklar, aşağıdaki gibi üç aşamalı bir işlem olarak azalır. Karıştırma esnasında hapsolan hava kabarcıklarını çıkarmak için bir kurutucu kullanılarak 24 saat süre ile 0.1 bar ~ vakum altında nihai karışım gaz çıkışına. 3. Nanocomposite Sızma (Enjeksiyon) Negatif bir basınç uygulayarak sıvı dağıtıcısı kullanılarak bir 3 ml şırınga içine, bölüm 2'de hazırlanan nanokompozitler, yerleştirin. Açılan kanallar (aynı tüpleri kullanılır bağlı plastik tüpler sığar ince memesi (örneğin, ID = 0.51 mm) takın) mürekkep kaldırılması için ve nanokompozit materyaller ihtiva eden bir şırınga ağzına monte edin. Basınç dağıtıcının üzerinde istenen basıncı (yani pozitif basınç) ayarlayın. Not: Burada, nanokompozit enjeksiyon basıncı 400 kPa olarak belirlenmiştir. Not: bir vakum (negatif basınç) ağ dolgu yardımcı olmak için diğer uçta (örneğin, çıkış tarafı) uygulanabilir. Basınç uygulandığında, Protokol 1 'de yerleşik mikroakışkan ağ, plastik borular üzerinden ağa girer nanokompozit süspansiyon ile doldurulur. Kısa bir süre sonra, enjeksiyon, vaktinden evvel sertleşme için 30 dakika süre ile bir UV lambası UV aydınlatma için nano bileşiği-dolgulu kirişler maruz kalmaktadır. Not: Bu göre, ön işlem CNT olası yönelimi Brown hareketi etkisini azaltmak için düşünülmektedir. Aynı zamanda, ısı kaynaklı büzülmesini azaltır (Şekil 7) Fırında üretilen kirişleri sonrası tedaviat, UV-epoksi, başka bir 1 saat (Şekil 7) 130 ° C'de ve ardından, 1 saat boyunca 80 ° C'de durumunda. Bir testere kullanarak aşırı epoksi parçalar kesmek ve daha sonra istenilen boyutlarda kirişler lehçe (burada ~ uzunluğu 60 mm, genişliği 6.8 ~ mm ve ~ kirişlerin kalınlığı 1.6 mm mekanik karakterizasyonu kolaylığı için üretildi).