Micropunching الطباعة الحجرية لتوليد الصغرى، وأنماط Submicron، على ركائز بوليمر

الهدف العام من هذا العمل هو إنشاء أنماط دقيقة وفرعية على الجدار الجانبي العلوي والأسطح السفلية لركيزة البوليمر لمختلف التطبيقات. يتم تحقيق ذلك عن طريق طلاء طبقات البوليمر الوسيطة والمستهدفة أولا على سطح صلب. بعد ذلك ، يتم تصنيع هياكل القوالب ذات الحواف الحادة والمستديرة واستخدامها لنقش الركيزة فوق درجة حرارة التزجج للبوليمر الوسيط ، والتي تقل عن درجة حرارة انصهار البوليمر المستهدف.

بعد أن تبرد الركيزة ، تتم إزالة القالب ويتم الكشف عن أنماط الميكرون والفرعية على أسطح ركائز البوليمر. التطبيقات الطبية الحيوية للطباعة الحجرية للتثقيب الدقيقة هي الأولى. يتم استخدام ميكروبيوم PPY المتولدة مع عملية القطع لاستشعار الجلوكوز.

ثانيا ، يمكن استخدام قنوات HDP المتولدة بالرسم كقنوات ميكروفلويديك داخل أجهزة رقاقة لابون لتقليل احتكاك تدفق السوائل. في هذا الإجراء ، يتم تسخين ركيزة السيليكون ، المطلية بالبوليمر الوسيط ومادة المراد طباعتها ، فوق درجة حرارة التزجج للبوليمر الوسيط وتحت درجة حرارة الانصهار أو الانتقال للمادة المستهدفة. بعد ذلك ، يتم إحضار القالب والركيزة إلى ملامسة جسدية تحت ضغط عال ، يليه التبريد اللاحق.

أخيرا ، يتم فصلهما عندما تنخفض درجات حرارتهما إلى ما دون درجة حرارة الانتقال للبوليمر الوسيط ، وبالتالي إكمال نقل النمط من القالب إلى الطبقة المستهدفة. لهذا الإجراء ، يجب تحضير قوالب السيليكون المصنعة ذات الأبعاد المطلوبة باستخدام الطباعة الحجرية التقليدية للأشعة فوق البنفسجية. قم بإعداد الطبقة الوسيطة عن طريق اختيار ورقة PMMA غير موصلة ووضعها على ركيزة مسطحة صلبة.

يمكن الآن طلاء بوليمر موصل واحد بشكل تقليدي فوق البوليمر الوسيط. بالإضافة إلى ذلك ، تغطي مواد البوليمر الموصلة المتعددة spinco المنطقة المحيطة بطبقة البوليمر الموصلة الأولى بشريط لاصق. عن طريق اللصق والطلاء الدوراني ، يمكن طلاء طبقات متعددة في المواقع المرغوبة على الركيزة.

بعد ذلك ، قم بنقش الركيزة باستخدام آلة النقش الساخنة لبضع دقائق وقم بإزالة الركيزة بين 80 و 95 درجة مئوية بسرعة 1.5 ملم في الدقيقة. في هذا الإجراء ، يتم استبدال الطبقة العليا بمزيج من اثنين وثلاثة بوليمرات أو طبقات معدنية على التوالي ، لتوليد هياكل مجهرية متعددة الطبقات. تتم مراجعة تصنيع التقاطعات والثنائيات والمكثفات غير المتجانسة.

PPY pdot hetero junction أول طبقة تدور ، طبقة pdot بسمك 10 ميكرومتر على ورقة PMMA. بعد ذلك ، اخبز الركيزة على حرارة 80 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. اتبع الخبز بطبقة PPY بسمك ميكرومتر واحد للحصول على طبقة pdot وخبز الركيزة لمدة خمس دقائق.

لتوليد ثنائيات من الألومنيوم pdot من طبقتين ، قم بتدوير طبقة pdot بسمك 10 ميكرومتر على ورقة PMMA واخبزي الركيزة لمدة ساعة. ثم استخدم التبخر الحراري لطلاء فيلم ألومنيوم بسمك 200 نانومتر على طبقة pdot. يجب وضع الركيزة ووجهها لأسفل ، ويجب ضبط ضغط الغرفة على خمس جولات صغيرة في المبخر ، حيث يتبخر الجهد العالي كريات الألومنيوم.

راقب جهاز مراقبة سمك الكوارتز حتى الوصول إلى 200 نانومتر. ثم قم بقطع الجهد إلى الصفر وتنفيس الغرفة قبل إزالة العينة. لإنشاء ثلاث طبقات pdot ، مكثفات PMMA pdot.

Spinco ، طبقة pdot بسمك 10 ميكرومتر على ورقة PMMA وجعل الركيزة لمدة ساعة. بعد ذلك ، قم بعمل spinco عند 1000 دورة في الدقيقة عدة مرات للحصول على فيلم PMMA بسمك 15 إلى 20 ميكرومتر على طبقة pdot وخبز الركيزة لمدة 30 دقيقة. بعد خبز طبقة PMMA على طبقة تدور ، قم بتغطية طبقة pdot بسمك 2 إلى 3 ميكرومتر على فيلم PMMA وخبز الركيزة لمدة خمس دقائق لجميع الهياكل المجهرية ، قم بنقش الركيزة باستخدام آلة النقش الساخنة لبضع دقائق وبعد ذلك قم بإزالة الهياكل المجهرية عند 80 إلى 95 درجة مئوية عند 1.5 ملم في الدقيقة.

تشبه عملية الرسم القطع ، ومع ذلك ، فهي تستخدم قالبا صلبا بحواف مستديرة وقالب A-P-D-M-S. كما يتطلب قوة إدخال أصغر وسرعة إدخال أقل ودرجة حرارة طباعة أعلى. ابدأ في صنع أعمدة PDMS الدقيقة عن طريق طلاء طبقة بسمك ميكرومتر من S 1813 على قالب SU ثماني.

يتم إنشاء قالب SU ثمانية باستخدام الطباعة الحجرية التقليدية للأشعة فوق البنفسجية. بعد ذلك ، قم بتدوير PDMS على قالب SU الثامن المطلي ب S 1813 عند 1000 دورة في الدقيقة وقم بخبز العينة على حرارة 85 درجة مئوية لمدة ثلاث ساعات على طبق ساخن. بعد معالجة طبقة PDMS ، اغسل العينة بالأسيتون لإذابة S 1813 وتحرير فيلم PDMS الرقيق من قالب SU الثماني.

وبالتالي ، استكمال فيلم PDMS المشكل من العمود الصغير ، ضع الآن فيلم PDMS المشكل من العمود الصغير على ورقة HDPE بسمك 1.5 ملم للطباعة. ضع قالب من الألومنيوم بحواف مستديرة على فيلم PDMS وورقة HDPE واخبزها تحت الضغط لمدة ساعة. سيقوم القالب بعد ذلك بدفع فيلم PDMS لأسفل على لوح HDPE الناعم.

بعد تبريد العينة إلى درجة حرارة الغرفة ، قم بإزالة القالب لإنهاء صنع القناة على لوح HDPE. أثناء العملية ، يتم نقل جزء من فيلم PDMS المكون من العمود الصغير إلى الجزء السفلي والجدارين الجانبيين للقناة. باستخدام عملية القطع MPL ، تم صنع الهياكل المجهرية أحادية الطبقة في PPY و PDOT و SPANI.

تم استخدام SEM لتحليل نمط خط مستقيم بعرض 300 ميكرومتر ونمط سلك أفعواني بعرض 50 ميكرومتر لاختبار الحساسية للرطوبة. تعرض كل من سلك PPY microwire وفيلم PPY بحجم سنتيمتر مربع واحد لمستويات رطوبة نسبية تتراوح من 45٪ إلى 85٪تم قياس حساسيتهما على أنها تغيير في المقاومة ومقارنتها. تم استخدام SEM لفحص العديد من الهياكل المجهرية متعددة الطبقات ، بما في ذلك PPY pdot على شكل خط صغير بعرض 300 ميكرومتر ، وصمام ثنائي من الألومنيوم pdot غير المتجانس ، ومكثف PDOT PMMA pdot باستخدام محطة مسبار keithley.

مع تأريض طبقة pdot وإمكانية التحيز من سالب 20 فولت إلى 20 فولت مطبقة على طبقة PPY. كانت الفولتية الانهيار الأمامي والعكسي للتقاطع غير المتجانس PPY PDOT خمسة فولت وسالب ثمانية فولت على التوالي. تم إجراء تقاطع غير متجانس من الألومنيوم pdot عن طريق تأريض طبقة الألومنيوم وتطبيق جهد تحيز من سالب خمسة فولت إلى خمسة فولت على طبقة pdot المقاسة في درجة حرارة الغرفة.

جهد الانهيار الأمامي والعكسي ثلاثة وسالب 2.5 فولت على التوالي. تم صنع مكثف pdot PMMA PDOT باستخدام محطة مسبار KEITHLEY وتم قياس السيرة الذاتية للمكثف في درجة حرارة الغرفة. كانت السعة المقاسة للمكثف عند تحيز التردد المنخفض حوالي 0.06 بيكوفاراد.

بينما كانت الكمية المحسوبة نظريا 1.38 ، تم ضغط أعمدة picofarad PDMS الدقيقة في صفائح A-H-D-P-E لتشكيل جدران جانبية للقناة. كان متوسط زاوية التلامس لقطرة الماء في قنوات HDPE 145.5 درجة. تستخدم أعمدة PDMS الدقيقة لتقليل احتكاك السحب لقنوات HDPE.

تتحرك القطرة التي تمر فوق قناة HDPE المطلية بفيلم A-P-D-M-S بشكل أبطأ من القطرة التي تمر عبر قناة HDPE المشفرة بالعمود الصغير A-P-D-M-S. ويرجع ذلك إلى الطبيعة الفائقة الكارهة للماء للقناة كما تقدمها أعمدة PDM الدقيقة. عند القيام بهذه الإجراءات ، لا تنس أن العمل مع مقاومة الصور والبوليمرات الموصلة والمركبات العضوية المتطايرة يمكن أن يكون خطيرا ، واتخذ دائما الاحتياطات ، مثل استخدام معدات الحماية الشخصية والعمل في منطقة جيدة التهوية.