ロボットディスペンシングシステムを介して、サスペンドミクロン/サブミクロンスケールの繊維構造体の所定の3-Dの直接書き込み

1.機器のセットアップ 2.45マイクロリットル/分の流速で針先からのポリマー溶液を分注する15 psiで圧力を設定するために、圧力調整器を介して、分配システム組み立て、空気圧源にバルブコントローラと注射筒を接続します。 安定した作業環境（ 図2）を確保するために熱エンクロージャに3軸ロボットおよび分配システムを挿入します。 システムの製造元が提供するジョイントロボット制御ポイント（JR-Cポイント）ソフトウェアをインストールし、シリアル通信ポートを介してコンピュータに3軸ロボットを接続します。 3軸ロボットにバルブを分配マウントし、バルブに針の先端をインストールします。 弁先端15の高さに対して平坦性を確保するために、製造業者のガイドラインに従ってロボットステージ定盤を水平に。 環境制御を追加するために、エンクロージャ内にフィードバック制御ヒーターを組み立てます。 常に ">：" =キープtogether.withinページFO」コンテンツ筐体内に収容され、必要なアクセサリーと、図2（A）3軸分注ロボット。と、（B）可視化のための付属のUSB顕微鏡で分配弁の画像をクローズアップ。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。 2.実験材料と制御要因制御因子およびそれらの組合せ。 JR C-ポイントソフトウェアにより、100％（500ミリメートル/秒）までの1％の速度（5 MM /秒）の速度を供給して変化する。 この用途では、製造するには、2％の速度（10ミリメートル/秒）を使用し繊維構造体は、この仕事で提示します。 必要とされる特定の粘度、表面張力および揮発性のパラメータを得るために、ポリマー溶液濃度を変化所望の用途のために。 このアプリケーションでは、この作業に提示繊維構造体を製造するためにクロロベンゼン溶液に24％のポリメチルメタクリレート（PMMA）を使用します。 このアプリケーションでは 。圧縮空気を介してソリューションを排出するために、0.02秒から1秒に制御弁吐出時間を変化させる、この仕事で提示繊維構造体を製造するために0.02秒を使用しています。 ポリマー溶液を分配するために高精度の針先端のゲージサイズを選択します。 このアプリケーションでは、この作業に提示繊維構造体を製造するために30 G（内径（ID）= 152.4μm）の先端を使用しています。 ポリマー試料の一定の蒸発速度を維持するための断熱箱に100°F、70°Fの間の動作温度範囲を設定する。 このアプリケーションでは、この研究で提示繊維構造体を製造するために70°Fの温度を使用します。 ポリマー溶液の調製。 ミックスポリメチルメタクリレートのポリマー樹脂（PMMA; 0.72グラム）、化学流フード下で溶媒クロロベンゼン（2.28グラム）です。 溶液中のポリマーの所望の濃度を達成するために、ポリマー（PMMA）およびその溶媒（クロロベンゼン）の重量を計算します。 このアプリケーションでは、この作業に提示繊維構造体を製造するためにクロロベンゼン溶液に24％のポリメチルメタクリレート（PMMA）を使用します。 ガラスバイアルにポリマー粉末/樹脂の所望の量を置きます。 このアプリケーションでは、PMMAの24％の濃度になるようにPMMA樹脂の0.72グラムを使用しています。 3グラムの総重量に達するまでピペットでバイアル内でポリマーに溶媒を移します。 ボルテックスシェーカーを用いて1分間バイアルを混合し、超音波で完全にポリマー粉末/樹脂を溶解するために5時間のためにそれらを処理します。 透明になるまで超音波処理していき、サンプルに任意の曇りまたは不透明がある場合は、ソリューションの透明性を確認してください。 ポリマー溶液の粘度測定。 コーン·アンド·プレート粘度計を介してメジャー溶液粘度（ 例えば、LVDV-II +とRVDV-II +）16。 ロード粘度測定における誤差を最小にするために粘度計を較正する粘度計の製造業者によって提供さ知ら粘度標準サンプル（グリセリン系と水の混合物）0.5 mlです。製造業者は、粘度計を校正するための標準試料の様々な提供しました。 10万CPの粘度とグリセリン系標準試料を使用してください。 一定の動作温度で試験流体を維持するために、粘度計、水ジャケットを接続します。 スピンドルの回転を開始するために、ONの位置にオン/オフスイッチを移動させることにより、試験流体の測定を開始します。表示パネル上のトルクの値が安定したら、トルクを記録し、スピンドル1のトルク、スピンドル乗数定数と速度との関係を用いて最終粘度を計算します6 粘度がどこにあるか、RPMがコーンに取り付けられた主軸の速度は、TKが（LVDV-II +、RVDV-II +のための1のための0.09373）のトルクであり、SMCは、粘度の間に使用されている特定のスピンドルに依存スピンドル乗数定数であります測定。この研究のために、CP-52スピンドルは9.83のスピンドル乗数定数を有するものを用いました。 ポリマー溶液の表面張力測定。 測定方法は、ウィルヘルミー法を指す。14 高解像度のバランス（スケール分解能= 0.001グラム）の上にガラスバイアルに1ミリリットルの試験溶液を配置します。試験溶液中に既知の直径のガラス棒を浸し。 表面にタッチして、部分的にゼロ接触で試験溶液に浸漬するサーボまたはステッパー制御リニアアクチュエータを介してロッドの位置を制御します。 ときにバランスの質量測定の変化を監視し、記録します溶液表面からロッドを取り除きます。 力変化、ロッドの周囲とロッド上の流体の接触角によって表面張力を計算します。 、θは、液体の接触角は、ロッドに、ロッドの濡れ縁（L = 直径が 10.05 ミリメートル = 3.2 ミリメートル ）である場合には、Fは、ロッドの先端に試験流体の表面張力による力の変化です。 ソリューションの物質移動係数測定。 熱重量分析により、ポリマー溶液の物質移動係数を測定します。14 バランスを風袋引きする前に白金板上に24％（重量）のPMMAポリマー溶液の負荷を30μl。 室、プログラム対象溶液の量を監視するために2時間、所望の動作温度（70°F）で動作する装置を通気。 ソリューションの質量の変化によって物質移動係数を計算し、溶液/空気界面と密度の領域。 M（t）がPMMA溶液の質量であり、Aは、溶液/空気界面の面積である（標準板に78.5ミリメートル2に等しい）、mPOLYMERは溶液中のポリマーの質量であり、溶液の密度です。 3.ダイレクトライトの実験手順システムのサンプルローディングプロトコル調剤。 ロードシリンジバレル内にポリマー溶液3mlを、一貫性のない空気圧分布を除去するために注射器バレル内にピストンを配置します。 シリンジバレルの入口ラインアダプタをねじる、ソースラインエアチューブに接続します。 実験を実行するために高精度の針の先端の所望のゲージサイズを選択します。 ディスペンスコントローラパネルで、状態をパージし、そのポリマーとディスペンスバルブを埋めるために「サイクル」ボタンをクリックして切り替えます針の先端から排出されるまでリューション。 プログラムされた繊維の書き込み手順の製造における先端からの残留ポリマー溶液を拭きます。 3軸ロボットと分配システムとの直接書き込みポリマー繊維。 所定のマイクロ/サブミクロン繊維構造の開始点にデフォルトのホームポジションから分注針の先端の位置を変更するために、オフセットロボットステージを決定する描画されます。 Z軸に沿って移動ディスペンシング·システムのバルブブラケットにUSB顕微鏡（倍率= 200×）をマウントします。手動で正確に目的の場所、プレハブ基板またはデバイスに弁先端の位置決めを支援するUSB​​顕微鏡の焦点調節ノブを調整することによって、ディスペンサー先端に焦点を当てています。 作成/ CADソフトウェアパッケージを使用して所望の繊維構造パターン（ 図3A、4A、および5A）を設計します。入力ロボの空間座標（x、y、z）T JR-Cは、CADプログラム（ 図3B、4B、および5B）内に作成された所望のパターンに対して順番にすべての開始と終了点のソフトウェアを制御する。15 JR-Cソフトウェア15内のロボットメニューの「C＆Tのデータを送る」をクリックするだけでロボットにコンピューターから完成した繊維構造設計プログラムを転送します。 負荷シリンジバレル、パージ弁と針に既知の濃度（24％）のPMMAの溶液試料の3ミリリットル、バルブコントローラとロボット制御ソフトウェアのすべての分配パラメータを設定します。 ロボットステージ定盤の上にプレハブ基板を配置し、ポリマー溶液の不安定な蒸発を誘発することができ、周囲の空気の流れを防止する熱エンクロージャのドアを閉じます。 1 JR-Cソフトウェアからロボットメニューをクリックし、「実行中のテスト」を選択することにより、基板上に繊維を書き始めます5。 DCスパッタコート金の2nmの厚さの層までの2分間の導電性の金の金属層は、走査型電子顕微鏡で繊維の可視化を可能にするために描かれた繊維上に堆積されます。 走査電子顕微鏡17を介して繊維の直径及び構造を測定します。顕微鏡パラメータ：高電圧レベル：2.00 kVの。目的：InLens、作動距離（9.0ミリメートル）。 化学流フードの下でディスペンシングシステムのクリーニング手順を実行します。 洗浄手順を実行するために、化学流フードに分配システムを置きます。 製造業者のプロトコルに従ってニードルバルブを分解します。 すべての部品が浸漬されるまで、ビーカーにアセトンを注ぎ、ビーカーにすべての金属部品を配置します。 全てのポリマー残骸を除去するために、30分間、超音波浴中でビーカーを置きます。 流れるDI水の下にすべての部品を洗浄し、その後乾燥し、それらを爆破する空気銃を使用しています。 </ LI> 10ミリメートル×10ミリメートルフレームの設計された「クワッド」ウェブ構造の図3（A）の例、（B）JR-Cポイントソフトウェアに入力するシーケンシャルポイント·ツー·ポイントの空間的な指示を。 表示するにはこちらをクリックしてくださいこの図の拡大版。 10ミリメートル×10ミリメートルフレームの設計された「対称」ウェブ構造の図4（A）の例、JR-Cポイントソフトウェアに入力される（B）のシーケンシャルポイント·ツー·ポイントの空間的な命令。「ブランク>この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。 JR-Cポイントソフトウェアに入力される図5（A）は、10ミリメートル×10ミリメートルフレームに設計された「二重シェブロン」ウェブ構造の例、（B）のシーケンシャルポイント·ツー·ポイントの空間的な命令。 表示するにはこちらをクリックしてくださいこの図の拡大版。