Summary
在这里, 我们提出了一个协议, 以制造3D 石墨烯为基础的正多面体通过折纸般的自折叠。
Abstract
将二维 (2D) 石墨烯组装成三维 (3D) 多面体结构, 同时保持石墨烯的优良固有特性, 对新型器件应用的发展有着极大的兴趣。在这里, 制作 3D, 微型, 空心正多面体 (立方体) 由几层2D 石墨烯或石墨烯氧化物片通过折纸样的自折叠过程描述。这种方法包括使用聚合物框架和铰链, 和铝氧化物/铬保护层, 以减少拉伸, 空间和表面张力应力的石墨烯基膜时, 2D 网转化为3D 立方体。该过程提供了对结构的大小和形状以及并行生产的控制。此外, 这种方法允许在3D 立方体的每个表面上通过金属图案来创建曲面修改。拉曼光谱研究表明, 该方法能保持石墨烯基膜的固有性质, 证明了本方法的鲁棒性。
Introduction
二维 (2D) 石墨烯片具有非凡的光学、电子和机械性能, 使它们成为新一代电子、光电、电化学、机电和生物医学应用1,2,3,4,5,6。除石墨烯生产的2D 层状结构外, 最近还对各种改性方法进行了研究, 以观察石墨烯的新功能, 寻求新的应用机会。例如, 通过将2D 结构的形状或图案裁剪为一维 (1D) 或零维 (0D) 结构 (如石墨烯), 调制 (或调谐) 其物理特性 (即掺杂水平和/或带隙)nanoribbon 或石墨烯量子点) 已经研究, 以获得新的物理现象, 包括量子约束效应, 局部等离子模式, 局部电子分布, 和自旋极化边缘状态7,8 ,9,10,11,12。此外, 通过皱 (通常称为 kirigami)、分层、屈曲、扭曲或堆叠多层, 或者通过将2D 石墨烯转移到3D 特征 (基底) 上, 改变石墨烯表面形状, 使2D 石墨烯的质地变显示, 以改变石墨烯的润湿性, 机械特性, 和光学性能13,14。
除了改变2D 石墨烯的表面形貌和层状结构外, 2D 石墨烯组装成功能性的、定义良好的三维 (3D) 正多面体最近在石墨烯群落中得到了极大的关注, 以获得新的物理和化学现象15。理论上, 2D 石墨烯基结构的弹性、静电和范德华能量可以用来将2D 石墨烯转化成各种3D 石墨烯-折纸构型16,17。基于这个概念, 理论建模研究已经研究了3D 石墨烯结构设计, 由纳米级的2D 石墨烯膜组成, 在药物传递和一般分子存储16,17的可能用途。然而, 这种方法的实验进展还远未实现这些应用。另一方面,通过模板辅助组装、流定向组装、发酵组装和保形生长方法18、19 , 开发了多种化学合成方法, 实现了3D 结构。,20,21,22. 然而, 这些方法目前是有限的, 因为它们不能产生一个 3D, 空心, 封闭结构, 而不会失去石墨烯片的固有性质。
本文概述了用折纸式自折叠法建立3D、中空、石墨烯基 microcubes (200 µm 的整体尺寸) 的策略;克服了建造自由站立, 空心, 3D, 多面体, 石墨烯基材料的首要挑战。在折纸般的, 免提的自折叠技术, 2D lithographically 花纹平面特征 (即,石墨烯基膜) 是连接的铰链 (即热敏聚合物, 光刻胶) 在不同的关节, 从而当铰链加热到熔化温度23、24、25、26时, 形成2D 网, 折叠起来。以石墨烯为基础的立方体是用由几层化学气相沉积 (CVD) 生长的石墨烯或石墨烯氧化物 (去) 膜组成的窗膜组件实现的;两者都使用高分子框架和铰链。3D 石墨烯基立方体的制备包括: (i) 保护层的制备, (ii) 石墨烯-膜的转移和模式, (iii) 石墨烯膜上的金属表面图案, (iv) 框架和铰链的图案和沉积, (v)自折叠和 (vi) 删除保护层 (图 1)。本文主要研究了3D 石墨烯基立方体的自折叠问题。关于3D 石墨烯基立方体的物理和光学特性的详细信息, 可以在我们最近的出版物27,28中找到。
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Protocol
注意: 这些合成中使用的几种化学物质是有毒的, 在接触或吸入时可能会引起刺激性和严重的器官损伤。在处理化学品时, 请使用适当的安全设备和佩戴个人防护设备。
1. 在铜牺牲层上制备氧化铝和铬保护层
- 使用电子束蒸发器, 在硅 (Si) 基板上沉积 10 nm 厚铬 (Cr) 和 300 nm 厚铜层 (牺牲层) (图 2a)。
- 自旋涂层光刻胶 (PR)-1 在2500转每分钟然后烘烤在115°c 六十年代。
- 将设计的 2D net 区域暴露在接触掩码光刻上的紫外线 (UV) 光上, 并于六十年代在 developer-1 溶液中发展。用空气枪冲洗样品用去离子 (DI) 水和吹干。
- 沉积10毫微米厚的 Cr 层和解除剩余的 PR-1in 丙酮。用 DI 水冲洗样品, 用气枪吹干 (图 2b)。
- 2D 网与六平方 Al2O3/Cr 保护层在2D 网, 旋转外套 a PR-1 在2500转每分钟然后烘烤在115°c 六十年代。
- 将设计的六平方保护层暴露在接触掩码光刻上的 UV 光上, 并于六十年代在 developer-1 溶液中进行开发。用喷水冲洗样品, 用气枪吹干。
- 沉积 100 nm 厚 Al2O3层和 10 nm 厚铬层。除去剩余的 PR-1in 丙酮。用 DI 水冲洗样品, 用气枪吹干 (图 2c)。
2. 石墨烯和石墨烯氧化物膜的制备
注: 在本研究中, 使用了两种石墨烯基材料: (i) 化学气相沉积 (CVD) 生长的石墨烯和 (ii) 石墨烯氧化物 (去)。
-
多层 CVD 石墨烯膜的制备
注: 为了获得多层石墨烯膜, 单层石墨烯通过多次有机玻璃甲基丙烯酸酯 (PMMA) 涂层/去除步骤, 分别转移三次。- 从15毫米正方形的石墨烯上粘附在铜箔上, 在石墨烯表面上旋转涂层, 在 3000 rpm 的薄 PMMA 层。烘烤在180°c 10 分钟。
- 将 PMMA/石墨烯/铜箔层板浮铜面向下放置在铜蚀刻中, 以24小时的距离蚀刻铜箔。
- 在铜箔完全溶解 (离开 pmma/石墨烯) 后, 用显微镜滑动玻璃将浮动的 pmma 涂层的石墨烯转移到 DI 水的表面上, 以除去任何铜蚀刻残渣。重复将 PMMA 涂层的石墨烯转移到新的 DI 水池上几次, 以充分冲洗。
- 将浮动的 PMMA 涂层石墨烯转移到另一条附着在铜箔上的石墨烯 (石墨烯/铜) 上, 获得双层石墨烯膜 (形成 PMMA/石墨烯/石墨烯/铜箔结构)。
- 在100摄氏度的热板上, 将双层石墨烯加热到10分钟。
- 在丙酮浴 (留下石墨烯/石墨烯/铜箔层栈) 的双层石墨烯上的丙烯酸甲酯, 然后将其转移到 DI 水中。
- 重复石墨烯转移 (2.1.1-2.1.5) 再一次获得三堆积层的石墨烯膜。当在重复过程中到达步骤2.1.4 时, 而不是将新的 pmma 涂层石墨烯板转移到另一块石墨烯/铜上, 将新的 pmma 涂层石墨烯转移到先前制造的石墨烯双层层, 从步骤2.1.6 到形成PMMA/石墨烯/石墨烯/石墨烯/铜箔层组合。然后, 重复步骤2.1.5 而不进行修改。
- 将 PMMA/石墨烯/石墨烯/石墨烯/铜箔层状浮铜边在铜蚀刻中放置24小时, 以蚀刻掉铜箔。
- 将 pmma 涂层的三层石墨烯膜 (pmma/石墨烯/石墨烯/石墨烯) 转移到2O3/Cr 保护层, 从1节。
- 石墨烯转移后, 用丙酮除去 PMMA。然后, 将样品浸入 DI 水中, 在空气中干燥。
- 在100摄氏度的热板上, 在1小时的温度下, 对基体上的多层石墨烯进行热处理。
- 自旋外套 PR-1 在2500转每分钟和烘烤在115˚C 六十年代。
- 紫外暴露了 PR-1 的区域在正方形保护层区域之上使用联络面具光刻十五年代和开发六十年代在 developer-1 解答。
- 十五年代通过氧等离子体处理, 去除新发现的不需要的石墨烯区域。
- 除去丙酮中残留的 PR-1。
- 用 DI 水冲洗样品, 在空气中干燥 (图 2d)。
-
石墨烯氧化物膜的制备
注: 传统的光刻工艺后,通过洪水暴露的起飞过程被用来模式的去膜。- 自旋涂层 PR-2 在 1700 rpm 六十年代在先前捏造 Al2O3/Cr 保护层, 以获得10µm 厚层。烘烤的 PR-2 在115°c 六十年代, 然后等待3小时。
- 用同一个面具用于图案的 Al2O3/Cr 保护层, UV 暴露样品在接触掩模光刻八十年代和发展九十年代 developer-2 解决方案。用喷水冲洗样品, 用气枪吹干。
- 在八十年代不带口罩的情况下, 对整个样品进行紫外线泛滥暴露。
- 自旋涂层准备好的去和水混合物 (15 毫克去粉末在15毫升的 DI 水) 在样品在1000转每分钟六十年代. 执行自旋涂层共3次。
- 将样品浸在 developer-2 溶液中, 以允许不必要的转乘。
- 用 DI 水冲洗样品, 用气枪仔细地吹干样品。
- 在100°c 的热板上热处理样品1小时 (图 2h)。
3. 石墨烯基膜上的金属表面图案
注: 采用一种通用的光刻工艺, 通过 UV 接触掩模光刻和电子束蒸发器 (见 1.2-1.4) 实现表面图案。
- 在有花纹的石墨烯基膜上创建20纳米厚钛 (Ti) 图案。
- 在100°c 的热板上热处理样品 1 h (图 2e为石墨烯和图 2i为去)。
4. 聚合物框架和铰链的制造
- 在具有钛表面图案的石墨烯基膜上, 自旋涂层 PR-3 在六十年代2500转, 形成5µm 厚层, 烘烤90°c 2 分钟。
- 紫外暴露样品二十年代, 烘烤在90°c 3 分钟, 并且开发九十年代在 developer-3 解答。
- 用 DI 水和异丙醇 (IPA) 冲洗样品, 并用气枪仔细地吹干样品。
- 后烘烤样品在200°c 15 分钟, 以提高 (PR-3) 框架的机械刚度 (图 2f为石墨烯和图 2j为去)。
- 为使铰链图案, 自旋涂层 PR-2 在 1000 rpm 六十年代, 形成一个10µm 厚膜在预制基板之上。六十年代烘烤115˚C, 等待3小时。
- 紫外线暴露样品在接触面具光刻八十年代和开发九十年代在 developer-2 解决方案。
- 用 DI 水冲洗样品, 用气枪仔细地吹干样品 (图 2g为石墨烯和图 2k为去)。
5. 在 DI 水中自折叠
注: 当 PR-2 铰链熔化 (或回流) 时, 产生表面张力;因此, 2D 结构转化为3D 结构 (自折叠过程)。
- 为了释放2D 结构, 在铜蚀刻 (图 2l) 的2D 网下溶解铜牺牲层。
- 用吸管将释放的结构小心地转移到二次水浴中, 再冲洗几次以除去残余的铜蚀刻。
- 将2D 结构放置在聚合物 (PR-2) 铰链熔点以上的 DI 水中 (图 2m)。
- 通过光学显微镜实时监控自折叠, 并将成功的组件上的热源从热源中删除到封闭的立方体中。
6. 保护层的移除
- 自折叠后, 用 Cr 蚀刻去除 Al2O3/Cr 保护层 (图 2n)。
- 轻轻地将立方体转到底水浴中, 仔细冲洗。
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Representative Results
图 2显示了2D 石墨烯和转网结构和随后的自折叠过程的光刻过程的光学图像。通过高分辨率显微镜实时监测自折叠过程。两种类型的3D 石墨烯基立方体折叠在80摄氏度。图 3列出了视频捕获序列, 显示了以并行方式自动折叠3D 石墨烯为基础的立方体。在一个优化的过程中, 这种方法显示出的最高收益率为90%。
图 4显示了3D 组装的石墨烯-和带无表面图案的基于去的立方体的光学图像。自折叠立方体的整体大小是 200 (宽度) x 200 (长度) x 200 (高度) µm3。为了显示表面图案能力, 在3D 石墨烯基立方体的每一面上都定义了20纳米厚的 Ti 图案特征和 "UMN" 字样。
为了评价石墨烯和去膜在自折叠过程中的结构变化, 在自折叠前后石墨烯和去结构的特性通过拉曼光谱进行表征。图 5a和 5b包括原始石墨烯基材料的拉曼光谱、2D 基于石墨烯的网以及3D 石墨烯基立方体。结果表明, 自折叠后, 石墨烯和去膜的拉曼峰值位置和强度均无明显变化。然而, 当不使用保护层 (图 5c) 时, 观察到相对峰值强度的显著变化, 表明在自折叠过程中石墨烯的性能发生了变化或损坏。
图 1: 3D 石墨烯基立方体自折叠过程示意图(a) 图案2D 网保护层。(b) 将石墨烯基膜转移到保护层的顶部。(c) 石墨烯基膜上的金属表面图案。(d) 图案框架和铰链。(e) 从基板上释放2D 结构, 并由铰链通过高温回流驱动的自折叠。(f) 拆除3D 石墨烯基立方体的保护层。这一数字适用于许可28。版权所有 2017, 美国化学学会。请单击此处查看此图的较大版本.
图 2: 2D 石墨烯和转网结构的光刻制作过程的光学图像和随后的自折叠过程 (c) 制作保护层.(a) 10 nm 厚铬和 300 nm 厚铜牺牲层沉积在硅晶片上。(b) 10 nm 厚 cr 层和 (c) 100 nm 厚 Al2O3/10 nm 厚 cr 保护层定义 (160 x 160 µm2)。(d-g) 2D 网与 CVD 石墨烯膜和钛模式.(d) 多层石墨烯被转移到基体上, 并通过氧等离子体处理图案。(e) 在有花纹的石墨烯膜的顶端, 定义了20纳米厚 Ti 图案。(f) 对5µm 厚 PR-3 框架进行了图案化。(g) 为了使铰链图案, 10 µm 厚的 PR-2 薄膜图案。(h k) 2D 网带去膜和 Ti 图案.(h) 在水中进行旋转涂覆三次, 在1000转每分钟60秒, 生产 ~ 10 纳米厚的去膜。通过洪水暴露过程的升力来对去膜进行模式。(i) 在图案化的上, Ti 图案被定义。然后, (j) PR-3 立方框架和 (k) PR-2 铰链的图案。(l-n) 自折叠过程.(l) 从牺牲层释放2D 网。(m) 使用80摄氏度的温度, 在水中自折叠自由站立的2D 网。(n) 移除保护层。刻度条 = 200 µm。这一数字适用于许可28。版权所有 2017, 美国化学学会。请单击此处查看此图的较大版本.
图 3: 3D 石墨烯基立方体自折叠过程的视频捕获序列在 (a) 0、(b) 30、(c) 60、(d) 90、(e) 120 和 (f) 150s (蚀刻保护层之前) 捕获的3D 石墨烯基立方体的实时光学图像。刻度条 = 200 µm.请点击这里查看这个数字的大版本.
图 4: 具有无表面图案的3D 石墨烯基立方体的光学图像(a-b) 一个3D 立方体, 三层 cvd 石墨烯薄膜和 3D cvd 石墨烯基立方体的顶面放大图像。(c d) 在 CVD 石墨烯膜上有金属图案 (20 nm 厚钛) 的3D 立方体和以 Ti 图案为基础的3D 石墨烯立方体的顶面的放大图像。(e f) 一个3D 的基于去的立方体和3D 基于走的立方体的顶面的放大图像。(g h) 一个自折叠的3D 去基立方体与 ti 模式和放大图像的顶面的3D 走基立方体与 Ti 模式。刻度条 = 100 µm。这一数字适用于许可28。版权所有 2017, 美国化学学会。请单击此处查看此图的较大版本.
图 5: 2D 石墨烯基膜和3D 石墨烯基立方体的拉曼光谱(a) 硅基板上原始 cvd 石墨烯的拉曼光谱, 2D 型 cvd 石墨烯 (自折叠前) 和自由站立的3D 石墨烯立方体 (自折叠后)。三峰近〜1340厘米-1 (D 波段), ~ 1580 厘米-1 (G 波段) 和 ~ 2690 厘米-1 (2D 波段) 观察到。(b) 10 层 (~ 10 nm 厚) 的拉曼光谱, 在 Si 上, 自折叠前, 自折叠后 (自由站立的立方体)。四峰在 ~ 1360 cm-1 (d 波段), ~ 1605 cm-1 (G 波段), ~ 2715 cm-1和 ~ 2950 cm-1 (d + G 波段) 被观察。(c) 3D 石墨烯基结构的拉曼光谱 (绿色) 和无 (红色) 使用 Al2O3/Cr 保护层。请单击此处查看此图的较大版本.
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Discussion
对于用 CVD 石墨烯制备的立方体, 因为给定立方体的每一面都是用一个外层框架设计的, 围绕着 160 x 160 µm2区域的游离石墨烯, 单层石墨烯没有必要的强度来允许多维数据集的并行处理。因此, 石墨烯膜由三层 CVD 石墨烯单层板组成,通过三单独的石墨烯转移, 使用多个 PMMA 涂层/去除步骤生产。另一方面, 对于去膜准备, 我们使用单独的去片在水中, 获得通过改装悍马的方法27。为了对去膜进行模式处理, 采用传统的光刻工艺, 然后通过洪水曝光来进行一次升降过程。这个过程使用了传统的光刻后的洪水暴露, 但在去膜沉积之前。在进行自旋涂层后, 在开发人员中执行一个提升过程以删除不需要的转接区域。一些开发商含有氢氧化钠 (氢氧化钠) 水碱性溶液, 蚀刻铝和铝2O3。因此, 应使用无碱的显影液。对于这项工作, 用于满足此要求的特定开发人员是 developer-2 解决方案。
支持石墨烯基膜的3D 立方体的框架由 PR-3, 由于其高的机械和热稳定性以及高光透明度29。众所周知, PR-3 的热力学稳定性取决于交联过程30。最大交联的 PR-3 发生时, 它是硬烤超过200°c。经过硬烘烤后, PR-3 的动态模量提高, 表明结构在动态运动过程中具有更强的机械强度, 因而具有更机械稳定性。实际上, 当热被应用到立方体 (或样品) 为自已折叠, PR-3 框架保持他们的原始的形状。另一种潜在的损伤来源是 Ti 模式的沉积, 因为它们可能会在石墨烯膜上产生压缩应力;然而, 在自折叠后对未损坏的石墨烯膜的演示表明, PR-3 的机械稳定性有助于石墨烯膜的保护 (图 3,图 4)。此外, PR-3 的照片可定义属性可以轻松控制3D 立方体的大小和形状, 同时便于控制3D 结构的折叠角, 以实现包括 semi-3D 结构在内的各种3D 结构。
在折纸般的自折叠原理中,通过铰链材料 (例如, 薄金属薄膜或热敏聚合物) 的回流来折叠2D 网状结构的表面张力扭矩26,31。聚合物 PR-2 铰链的表面张力比金属铰链 (例如,焊料 ~ 0.5 n/米)26,28更低 (约0.03 米/秒)。当2D 网折叠时, 较低的表面张力产生较少的旋转扭矩, 与金属铰链26,31的2D 网相比。在自折叠过程中, 较低的扭矩可以降低三层石墨烯基膜的应力。3D 石墨烯基立方体折叠在〜80°c (图 3), 其中铰链回流在其熔点 (为金属焊料铰链, 熔点是 ~ 230 °c)26。值得注意的是, 在一个优化的过程中, 这种方法表现出的最高收益率为90%。
在光刻工艺和自折叠过程中, 石墨烯膜的空间应力会诱发分层、屈曲、开裂和/或撕裂。例如, (i) 当2D 网与石墨烯膜从牺牲层释放时, 石墨烯和牺牲层 (包括铜甚至许多其他基板) 之间的强范德华力可以产生, 从而导致破碎石墨烯膜;(ii) 在液体的自折叠过程中, 表面张力、射流力和引力导致石墨烯膜开裂和屈曲。一个铜层用于牺牲层和附加图案 Al2O3/Cr 层被用作保护层, 以屏蔽石墨烯基膜。最初, 薄 (10 nm 厚) Cr 层被用作保护层。然而, 薄铬层显示屈曲结构, 因为铬层的力学性能不够强, 以保持石墨烯为基础的膜时, 结构从铜牺牲层释放。后来, 为了解决这个问题, 100 毫微米厚 Al2O3/10 nm 厚铬层添加在 10 nm 厚 Cr/300 nm 厚铜牺牲层, 如上文所述。因此, 保护层允许在整个制造过程中保留石墨烯膜并自折叠。3D 立方体上的保护层可以在不损坏石墨烯膜的情况下由适当的蚀刻自折叠后去除。
基于 3D CVD 石墨烯的立方体图像提供了一个高度透明, 自由站立, 封闭体系结构 (图 4a), 没有明显的裂缝, 波纹, 孔, 或其他损坏的膜 (从放大的图像,图 4b)。如上所述, 使用与生产 3D CVD 石墨烯基立方体相同的方法, 我们也成功地展示了由10层 (10 nm 厚) 的去片组成的立方体的制作 (图 4e, 4f)。另外, Ti 表面花纹3D 立方体是非常稳定的 (图 4c, 4d为石墨烯和图 4g, 4h为去), 并且展示各种各样的表面修改以不同的设计在各自的面孔表明多元化的战略, 以建设3D 多功能设备的异构集成不同的材料组合。因此, 3D 石墨烯基立方体显示 (i) 自由常设 CVD 石墨烯和去窗膜由层状结构组成 (无复合形成);(二) 封闭但不需要额外支助或衬底的空心结构;(iii)通过石墨烯上的金属图案进行表面修饰, 或用任何所需的图案去表面, 因为我们的方法与传统的光刻工艺兼容。
拉曼光谱作为一种有效的、无创的方法来表征石墨烯及其相关材料, 它可以提供关于石墨烯样品的各种细节, 如厚度、掺杂、无序、边缘和晶粒边界,导热系数和应变。此外, 这种表征方法是灵活的, 因为它可以适用于样品在各种环境条件32,33,34,35。因此, 如果石墨烯的结构有很大的变化, 我们应该能够看到自折叠后拉曼峰值位置或强度的变化。如图 5a-5b所示, 自折叠后峰值位置和强度没有显著变化, 因为 Al2O3/Cr 保护层有助于屏蔽石墨烯基膜 (CVD石墨烯和去) 在制造过程中。但是, 如图 5c所示, 当不使用保护层时, 石墨烯膜在自折叠过程中被损坏, 从而产生更高的 D 波段 (~ 1340 厘米-1) 和较低的2D 波段 (~ 2690 厘米-1)。对石墨烯缺陷的定量信息可以通过 d 带和 g 带的峰值强度比来分析: 低值 i. 型g表示低缺陷石墨烯.从图 5a中我们计算出3D 石墨烯的 iD/iG值为 ~ 0.65, 可与其他 CVD 石墨烯多层板36相媲美。因此, 这些观察表明, 自折叠过程并没有在 CVD 石墨烯和去膜上产生重大变化 (材料保留其固有特性, 而且层间没有化学插孔), 这表明报告方法的鲁棒性。
除了生产空心, 自由站立, 多面体立方体, 在这里使用的自折叠方法允许表面图案, 包括金属, 绝缘体和半导体材料的2D 石墨烯膜, 将适用于立方体, 而保持石墨烯的固有性质。这允许开发电子和光学设备, 包括传感器和电路, 利用3D 配置的许多好处。此外, 由于所使用的过程不仅限于基于石墨烯的材料, 这种方法可能适用于其他2D 材料, 如过渡金属 dichalcogenides 和黑磷, 从而使我们的制造方法被利用在开发下一代3D 转世2D 材料。
折叠机构所要求的高温 (80 °c) 在生物医学应用中可能存在问题, 除非该工艺可以进一步优化以降低折叠温度。此外, PR-2 铰链材料不是一个生物相容的材料。未来的研究将重点开发生物相容的铰链材料, 反应在低温 (或低能量), 如聚酯和合成水凝胶。我们最近已经能够制造类似的结构,通过远程控制的自折叠机制, 这可能是有用的, 在这方面37。
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Disclosures
作者没有什么可透露的。
Acknowledgments
这一材料的基础是在明尼苏达大学、双城市和 NSF 职业奖 (CMMI-1454293) 的开办基金的支持下开展的工作。这项工作的一部分是在明尼苏达大学的特征设施中进行的, 这是由 NSF 资助的材料研究设施网络 (通过MRSEC 计划) 的成员。这项工作的一部分是在明尼苏达纳米中心进行的, 这是由国家科学基金会通过国家纳米协调基础设施网络 (NNCI) 的奖励号 ECCS-1542202 支持。c.d. 承认3M 科技奖学金的支持。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acetone | Fisher Chemical | A18P-4 | N/A |
| Aluminium oxide | Kurt J. Lesker Company | EVMALO-1-2.5 | 99.99% Pure |
| APS Copper Etchant 100 | Transene Company, Inc. | N/A | N/A |
| Camera (for 3D image) | Nikon | D5100 | 1080p Full HD, Effective pixels: 16.2 million, Sensorsize: 23.6 mm x 15.6 mm |
| CE-5 M Chromium Mask Etchant | Transene Company, Inc. | N/A | N/A |
| Chemical deposition growth (CVD) system | Customized | N/A | Lindberg/Blue Tube Furnace |
| Chromium | Kurt J. Lesker Company | EVMCR35J | 99.95% pure |
| Chromium Etchant 473 | Transene Company, Inc. | N/A | N/A |
| Copper | Kurt J. Lesker Company | EVMCU40QXQJ | 99.99% pure |
| Developer-1 (MF319 developer) | Microposit | 10018042 | N/A |
| Developer-2 (AZ developer) | Merck performance Materials Corp. | 1005422496 | N/A |
| Developer-3 (SU-8 developer) | MicroChem | NC9901158 | N/A |
| Digital Hot Plate | Thermo Scientific | HP131725 | Super-Nuvoa series, maximum temperature: 370 °C |
| E-Beam Evaporator System | Rocky Mountain Vacuum Tech. | N/A | RME-2000 |
| Graphene oxide | Goographene | N/A | Purity: ~ 99%; Single layer ratio: ~99%; 0.7-1.2 nm in thickness. |
| Isopropyl Alcohol | Fisher Chemical | A416-4 | N/A |
| Mask Aligner | Midas | MDA-400LJ | N/A |
| Microscope | Omax | NJF-120A | N/A |
| multiple polymethyl methacrylate (PMMA) | MicroChem | 950 PMMA A9 | N/A |
| Oxygen plasma | Technics Inc. | SERIES 800 | Microscale reactive ion etching (RIE) |
| Photoresist-1 (S1813 Photoresist) | Microposit | 10018348 | N/A |
| Photoresist-2 (SPR220 Photoresist) | MicroChem | SPR00220-7G | N/A |
| Photoresist-3 (SU-8 Photoresist) | MicroChem | SU-8-2010 | N/A |
| Profilometer | Tencor Instruments | N/A | Alpha-Step 200 |
| Raman | WITec Instruments Corp. | Alpha300R | Confocal Raman Microscope |
| Silicon Wafer | Siltronic AG | N/A | 100mm diameter, N-type, one-side polish, resitivity: 560-840 Ω•cm |
| Spinner | Best Tools | S0114031123 | SMART COATER 100 |
| Titanium | Kurt J. Lesker Company | EVMTI45QXQA | 99.99% Pure |
| Ultrasonic Cleaner | Crest Ultrasonics | N/A | Powersonic series |
References
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