폴리디메틸실록산은 지금까지 긴 필라멘트로 형성될 수 없는 다재다능한 소재입니다. 실리콘 필라멘트는 직조 또는 적층 제조에 응용 프로그램이있을 수 있지만, 우리는 모델 foldamer로 특히 관심이 있습니다. 확장 가능한 생산은 튜브 용광로를 통해 이미 경화 실리콘을 그려서 가능하게 합니다.
또한 컴퓨터 제어 코로나 방전기를 사용하여 실리콘 필라멘트의 표면을 수정하는 방법을 시연합니다. 이 절차의 타이밍은 중합체가 지속적으로 경화하기 때문에 중요합니다. 타이머를 근처에 두고 다음 단계를 미리 준비하십시오.
시각적 데모가 없으면 필라멘트를 만드는 동적 프로세스를 쉽게 재현할 수 없습니다. 이 프로세스에는 진화하는 조건에 적응해야 하는 몇 가지 시간에 민감한 단계가 포함됩니다. 먼저 1/8인치 내경 고온 실리콘 튜브를 계량 밸브를 통해 압축 공기에 연결합니다.
튜브의 다른 쪽 끝을 2.15 mm 직경 조리개와 황동 압출 어댑터에 연결합니다. 그런 다음, 원통형 세라믹 튜브 로를 후드 바닥 2피트 위에 있는 연기 후드로 수직으로 고정합니다. 압출 시 과도한 PDMS를 잡기 위해 용광로 아래에 알루미늄 호일을 놓습니다.
용광로 개구부를 중심으로 한 개구를 통해 튜브 용광로 위에 압출 어댑터를 장착합니다. 압출 된 필라멘트가 용광로에 접촉하지 않도록 용광로가 비스듬히 있지 않았는지 확인하십시오. 다음으로, 압출기에 원형 절단으로 다이를 부착하고 압출기 비트에 고온 실리콘 고무 튜브를 연결하는 지퍼 넥타이를 사용합니다.
튜브의 다른 쪽 끝을 압출 어댑터에 연결합니다. 적외선 온도계를 용광로쪽으로 직접 한 다음 내온이 섭씨 약 250도 가 될 때까지 용광로를 가열합니다. 그런 다음 필라멘트 생산이 시작되기 전에 어댑터가 가열되지 않도록 압출 어댑터 아래에서 용광로를 이동합니다.
다음으로 일회용 샘플 튜브를 200~10,000밀리파스칼 초를 측정할 수 있는 비스혜성에서 섭씨 65도로 예열하기 시작합니다. 밸런스를 확인하고 회전 속도를 5RPM으로 설정하고 측정 속도를 분당 한 번으로 설정합니다. 샘플 튜브가 가열되는 동안 18 그램의 PDMS 베이스를 계량 보트에 1.8 그램의 경화제와 혼합하십시오.
실온 진공 건조기에서 15분 동안 또는 혼합물에 거품이 남아 있지 않습니다. 주기적으로 건조기를 통풍구하여 표면 근처에서 거품을 터뜨립니다. 그런 다음 비스혜성에서 예열된 샘플 튜브를 제거합니다.
탈가스 PDMS 혼합물을 붓고 튜브를 비스혜성에 다시 넣습니다. 즉시 측정 순서를 시작합니다. PDMS 동적 점도가 4천 밀리파스칼 초에 도달하면 시간을 기록하고 펜치를 사용하여 비스코머에서 샘플 튜브를 제거합니다.
즉시 실온 압출기에 PDMS 혼합물을 붓습니다. 용광로가 섭씨 250도에 있는지 확인하고 PDMS가 비스코커에서 약 4 분 동안 빠져 나올 때까지 기다립니다. 그런 다음 압출 어댑터 아래에 용광로를 이동하고 어댑터의 내부 바늘을 튜브 용광로와 정렬합니다.
압출기 나사를 반 혁명으로 비틀고 나무 막대기에 필라멘트를 수집합니다. 3~5초마다 압출기를 또 다른 반회전으로 비틀어 PDMS의 꾸준한 흐름을 유지합니다. 필라멘트를 그리기 위한 점도 창은 매우 좁습니다.
점도가 너무 낮으면 30초 를 기다렸다가 다시 시도하십시오. PDMS는 실온에서 계속 교차합니다. 나무 선반에 그려진 필라멘트를 놓아 치료하십시오.
필라멘트가 실온에서 12시간 동안 치료하게 하십시오. 패터닝 공정을 시작하려면 패터닝 어셈블리를 연기 후드에 설정하고 원하는 패턴을 마이크로 프로세서로 보냅니다. 다음으로, 1%의 나트륨 도데딜 황산염으로 경화 PDMS 필라멘트를 씻는다.
그리고 철저하게 초순수로 헹구십시오. 압축 공기로 눈에 보이는 물 방울을 제거하고 필라멘트가 주변 공기에서 건조를 완료할 수 있습니다. 그런 다음, 비 전도성 낚시 라인을 비 전도성 필라멘트 트레이에서 잘라 원형에 묶는다.
트레이에서 잘라 중앙에 건조 PDMS 필라멘트를 놓고 양면 테이프로 제자리에 고정합니다. 트레이를 통풍이 잘 되는 코로나 방전 상자에 삽입하고 레벨이 있는지 확인합니다. 필라멘트가 슬래브의 가장자리를 따라 정렬되도록 필라멘트 트레이 아래에 금속 슬래브를 놓습니다.
코로나 방전 전극을 필라멘트 위로 약 3밀리미터 높이로 마운트하고 코로나 방전기를 마이크로 컨트롤러에 연결합니다. 비전도성 라인의 자유 단부를 스테퍼 모터에 장착된 스핀들로 고정하여 라인이 팽팽하게 변하도록 합니다. 소닉 컨트롤러 프로그램을 실행하여 필라멘트를 친수성 섹션으로 패턴화합니다.
이 방법에 의해 생성된 PDMS 필라멘트는 직경 약 200 마이크로미터, 길이는 0.5m였다. 점도가 나오기 전에 열에서 PDMS를 제거하고 필라멘트를 그리기에 충분했고, 4분 반 동안 실온에서 교차하여 필라멘트가 약 4분으로 바클링할 수 있는 시간 창을 연장했습니다. 코로나 패터닝의 성공은 액적 접촉 각 측정을 통해 확인되었습니다.
물은 코로나 처리 된 소수성 PDMS에 대칭, 배럴 모양의 물방울을 형성하고, 비대칭, 처리되지 않은 소수성 PDMS에 쉘 모양의 물방울. 이 절차의 핵심은 시간과 온도로 PDMS의 점도를 조작한다는 것입니다. 교차 링크및 경화는 더 높은 온도에서 가속으로 시간이 지남에 따라 점도가 증가합니다.
중합체를 부분적으로 경화시키고 튜브 오븐을 통해 그리는 접근법은 다른 온도 경화 폴리머에 적응될 수 있다. 이 필라멘트는 많은 적합성에 채택하기에 충분히 유연하며 소수성 영역은 정서적으로 물에 함께 부착됩니다. 우리는 필라멘트의 소수성 패턴이 접는 통로에 어떻게 영향을 미치는지 연구하고 있습니다.
PDMS는 용광로에 떨어지고 작은 불꽃을 생성 할 수 있습니다. 압출기와 용광로를 조심스럽게 정렬하고 용광로의 잔해를 나무 다웰로 신속하게 지웁춥다.
