Denne protokol beskriver en metode til ætsning af tekst, mønstre og billeder på overfladen af silica aerogel monoliter i indfødt og farvet form og samle aerogels i mosaik design.
En procedure for æstetisk forbedring af silica aerogel monoliter ved laser ætsning og inkorporering af farvestoffer er beskrevet i dette manuskript. Ved hjælp af en hurtig superkritisk ekstraktionsmetode kan stor silica aerogel monolit (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) fremstilles på ca. 10 timer. Farvestoffer, der er indarbejdet i forløberblandingen, resulterer i aerogeler med gul,pink og orange farvet. Tekst, mønstre og billeder kan ætses på overfladen (eller overfladerne) af aerogel monolit uden at beskadige bulkstrukturen. Lasergraveren kan bruges til at skære figurer fra aerogel og danne farverige mosaikker.
Silica aerogel er et nanoporøst, højt overfladeareal, akustisk isolerende materiale med lav termisk ledningsevne, der kan bruges i en række applikationer fra opsamling af rumstøv til bygningsisoleringsmateriale1,2. Når silica aerogels fremstilles i monolitisk form, er de gennemsigtige og kan bruges til at fremstille meget isolerende vinduer3,4,5.
For nylig har vi vist, at det er muligt at ændre udseendet af en silica aerogel ved at ætse på eller skære gennem overfladen ved hjælp af et lasergraveringssystem6,7 uden at forårsage bulk strukturelle skader på aerogel. Dette kunne være nyttigt til at gøre æstetiske forbedringer, udskrivning lageroplysninger og bearbejdning aerogel monoliter i forskellige former. Femtosecond lasere har vist sig at arbejde for rå “mikro-bearbejdning” af aerogels8,9,10,11; Den nuværende protokol viser dog evnen til at ændre overfladen af aerogels med et simpelt lasergraveringssystem. Som følge heraf gælder denne protokol bredt for de kunstneriske og tekniske samfund.
Det er også muligt at inkorporere farvestoffer i aerogel kemisk prækursorblanding og derved lave farvedryperede aerogels med en række nuancer. Denne metode er blevet brugt til at fremstille kemiske sensorer12,13, for at forbedre Cerenkov detektion14, og af rent æstetiske årsager. Her demonstrerer vi brugen af farvestoffer og laser ætsning til at forberede æstetisk tiltalende aerogels.
I det følgende afsnit beskriver vi procedurer for fremstilling af store silica aerogel monoliter, ændring af monolitforberedelsesproceduren for at indarbejde farvestoffer, ætsning af tekst, mønstre og billeder på overfladen af en aerogelmonolit og skæreformer fra store farvede monoliter, der skal samles i mosaikker.
Denne protokol viser, hvordan laser ætsning og inddragelse af farvestoffer kan anvendes til at forberede æstetisk tiltalende aerogel materialer.
At gøre store (10 cm x 11 cm x 1,5 cm) aerogel monoliter kræver korrekt skimmel forberedelse gennem slibning, rengøring og fedt ansøgning for at forhindre aerogel i at holde sig til formen og større revner i at danne. De dele af formen, der er i direkte kontakt med forløberopløsningen/snart dannes aerogel, er de mest kritiske. Reducere overfl…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne vil gerne anerkende Union College Faculty Research Fund, Student Research Grant program, og sommeren bachelor forskningsprogram for økonomisk støtte til projektet. Forfatterne vil også gerne anerkende Joana Santos for udformningen af de tredelte skimmelsvamp, Chris Avanessian for SEM billeddannelse, Ronald Tocci for ætsning på den buede aerogel overflade, og Dr. Ioannis Michaloudis for inspiration og indledende arbejde på ætsning projektet samt for at give Kouros billede og cylindriske aerogel.
2000 grit sandpaper | Various | ||
50W Laser Engraver | Epilog Laser | Any laser cutter is suitable | |
Acetone | Fisher Scientific www.fishersci.com | A18-20 | Certified ACS Reagent Grade |
Ammonium Hydroxide (aqueous ammonia) | Fisher Scientific www.fishersci.com | A669S212 | Certified ACS Plus, about 14.8N, 28.0-20.0 w/w% |
Beakers | Purchased from Fisher Scientific | Any glass beaker is suitable. | |
Deionized Water | On tap in house | ||
Digital balance | OHaus Explorer Pro | Any digital balance is suitable. | |
Disposable cleaning wipes | Fisher Scientific www.fishersci.com | 06-666 | KimWipe |
Drawing Software | CorelDraw Graphics Suite | CorelDraw | |
Flexible Graphite Sheet | Phelps Industrial Products | 7500.062.3 | 1/16" thick |
Fluorescein | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | F2456 | Dye content ~95% |
Foam paint brush | Various | 1-2 cm size | |
High Vacuum Grease | Dow Corning | ||
Hydraulic Hot Press | Tetrahedron www.tetrahedronassociates.com | MTP-14 | Any hot press with temperature and force control will work. Needs maximum temperature of ~550 F and maximum force of 24 tons. |
Laser Engraver | Epilogue Laser | Helix – 24 | 50 W |
Methanol (MeOH) | Fisher Scientific www.fishersci.com | A412-20 | Certified ACS Reagent Grade, ≥99.8% |
Mold | Fabricated in House | Fabricate from cold-rolled steel or stainless steel. | |
Paraffin Film | Fisher Scientific www.fishersci.com | S37441 | Parafilm M Laboratory Film |
Rhodamine-6G Rhodamine-6g FlouresceinRhodamine-6g |
Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | 20,132-4 | Dye content ~95% |
Rhodamine-B Rhodamine-6g FlouresceinRhodamine-6g |
Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | R-953 | Dye content ~80% |
Soap to clean mold | Various | ||
Stainless Steel Foil | Various | .0005" thick, 304 Stainless Steel | |
Tetramethylorthosilicate (TMOS) | Sigma Aldrich www.sigmaaldrich.com | 218472-500G | 98% purity, CAS 681-84-5 |
Ultrasonic Cleaner | FisherScientific FS6 | 153356 | Any sonicator is suitable. |
Vacuum Exhaust system | Purex | 800i | Any exhaust system is suitable. |
Variable micropipettor, 100-1000 µL | Manufactured by Eppendorf, purchased from Fisher Scientific www.fishersci.com | S304665 | Any 100-1000 µL pipettor is suitable. |