Escalable de sello de impresión y fabricación de superficies de Hemiwicking

Resumen

Dispone de un protocolo simple para la fabricación de estructuras de hemiwicking de diferentes tamaños, formas y materiales. El protocolo utiliza una combinación de la estampa física, PDMS moldeado y película delgada superficial modificaciones vía común materiales técnicas de deposición.

Resumen

Hemiwicking es un proceso donde un líquido moja una superficie modelada más allá de su longitud normal mojado debido a una combinación de acción capilar y la imbibición. Este fenómeno de adherencia de soldadura es importante en muchos campos técnicos que van desde la fisiología a la ingeniería aeroespacial. Actualmente, varias técnicas existen para la fabricación de estructuras de hemiwicking. Estos métodos convencionales, sin embargo, a menudo son lentos y difíciles de escalar para grandes áreas o son difíciles de personalizar para geometrías de patrones específicos, no homogénea. El protocolo presentado proporciona investigadores con un simple, escalable y rentable método para la fabricación de las superficies micro-patrón hemiwicking. El método fabrica estructuras de drenaje mediante el uso de sello de impresión, polydimethylsiloxane (PDMS) de moldeo y capas de película delgada. El protocolo se demuestra hemiwicking con etanol en matrices de microcolumnas PDMS con un 70 nm aluminio de espesor de capa fina.

Introducción

Recientemente ha habido mayor interés en poder tanto activamente como pasivamente controlar la humectación, evaporación y la mezcla de fluidos. Hemiwicking únicamente textured superficies proporcionan una solución novedosa para técnicas de enfriamiento porque estas superficies con textura actúan como una bomba de fluido (o calor) sin partes móviles. Este movimiento fluido es impulsado por una cascada de eventos de acción capilar asociada a la curvatura dinámica de la fina película líquida. En general, cuando un líquido moja una superficie sólida, una curva delgada-película líquida (es decir, líquido menisco) rápidamente forma. El líquido grueso y el perfil de....

Protocolo

1. crear el mapa de patrones

1. Con un editor de gráficos, crear el patrón deseado para las estructuras de hemiwicking representado como una imagen de mapa de bits.
   Nota: Algunos de los parámetros de diseño de drenaje (es decir, ángulo gradiente, gradiente de profundidad) pueden ser hechos para ser dependiente en los valores de escala de grises asignados a cada píxel. Estos valores de escala de grises se editan entonces para modificar el parámetro deseado.
2. Guardar el mapa de bits como un gráfico de red portátiles (.png) y colocar el archivo en una carpeta fácilmente disponible.

2. colocar el plástico de sell....

Resultados

Figura 1 ofrece un esquema de cómo el mecanismo de sellado podría crear el molde para las estructuras de drenaje en un molde de plástico. Para investigar la calidad del aparato sellado en la fabricación de películas wicking, dos matrices diferentes Pilar fueron creados para analizar la calidad de los pilares para futuros experimentos de absorción. Aspectos del aparato investigado fueron la exactitud de la altura de los pilares (con y sin un gradiente de profu.......

Discusión

Se ha introducido un método para crear matrices de estampado de pilar para las estructuras hemiwicking; Esto se logra mediante impresión de cavidades sobre una oblea de plástico con un aparato de grabado que sigue patrones de un mapa de bits creado por el usuario. Una mezcla PDMS es luego vertida, curada y cubierta con una fina capa de aluminio por medio de deposición. Las características de la matriz de Pilar pueden ser personalizadas dependiendo del valor de escala de grises que se asigna en el mapa de bits si.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
NI-DAQ 9403	National Instruments	370466AE-01	La interfaz de comunicación entre la cámara y el interruptor de control para el láser.
Interruptor de control	Crouzet	GN84134750	Un controlador para usar para el láser que activa el láser en función del voltaje enviado por el DAQ.
Cámara antipulgas	FLIR	FL3-U3-120S3C-C	Una cámara antipulgas que se utiliza para obtener imágenes de la broca en el molde de plástico.
Cámara de Imágenes de Pulgas	Punto Gris	FL3-U3-20E4M-C	Una cámara de pulgas utilizada para obtener las imágenes laterales de los pilares.
Motor paso a paso de 200 pasos/rev, 12V-350mA (x2)	AdaFruit	324	Los motores paso a paso se utilizan para controlar la profundidad y el ángulo de la fresa.
10x Objetivo de larga distancia de trabajo corregido al infinito	Mitutoyo	#46-144	El objetivo utilizado para obtener la imagen del lado de los pilares.
15x Conjugado Infinito, Recubierto UV, Objetivo ReflX	TechSpec	#58-417	El objetivo utilizado para obtener la imagen de la parte superior de los pilares.
72002 0.002D X 0.006 LOC Carburo SQ 2FL Fresa en miniatura	Harvey Tools	72002	La broca que se utilizó para crear agujeros en el molde de plástico.
Suministro de energía de CC a 1 kW	Advanced Energy	MDX-1K	Se utiliza para alimentar el pulverizador catódico de deposición.
Bomba Turbo-V 70LP Nacro Torr	Varian	9699336	Bomba Turbo utilizada para reducir la presión dentro de la cámara de deposición.
2000mw, 405nm Láser de enfoque de luz azul de alta potencia	WDLasers	Láser de calentamiento de muestras	KREE
5.875 "D.I. Desecador con conexiones de tubo de 0.25	McMaster-Carr	2204K5	PDMS Desecador
SYLGARD 184 Elastómero de silicona, kit de 0,5 kg	Dow-Corning	4019862	El kit PDMS utilizado para hacer la base.
Compresor de aire de diafragma / Bomba de vacío	Gast	DOL-701-AA	Desecador Bomba de vacío
Etapas lineales motorizadas (2x)	Standa	8MT175	Los motores paso a paso utilizados para controlar la placa de muestra en las direcciones x e y.
Dobletes acromáticos Poistive sin montar de 2" de diámetro, recubiertos de AR: 400-700 nm	ThorLabs	AC508-150-A	El acromático se utilizó para obtener las imágenes de los lados de los pilares.
Pulga 3 Mono  Cámara, 2448 x 2048 píxeles	Gris punto	FL3-GE-50S5M-C	Una cámara antipulgas utilizada para imitar la parte superior de los pilares.
Transductor de vacío digital	Thyrcont Vacuum Instruments	4940-CF-212734	Se utiliza para monitorear la presión dentro de la cámara de deposición.
Tanque de argón presurizado Resovoir	Airgas	AR RP300	Gas utilizado en el proceso de deposición.
Etapa de traslación 1-D	Newport Corporation	TSX-1D	Una etapa de traslación utilizada para mover la cámara para enfocar la fresa.
Montura láser cilíndrica (x2)	Newport Corporation	ULM-TILT-M	La montura láser se utilizó para mover la cámara y enfocar la fresa.
Enfriador de sobremesa con bomba centrífuga, 120 V, 60 Hz	Polyscience	LS51MX1A110C	Un enfriador utilizado para el conjunto de deposición.
Alcatel Adixen 2010SD XP, Motor a prueba de explosiones, Bomba de vacío de paletas rotativas, productos de	vacío ideal	210SDMLAM-XP	Una bomba de vacío utilizada para el montaje de deposición.
Ventilador, 105 CFM, 115 V (x2)	Comair Rotron	MU2A1	Un ventilador utilizado para enfriar ciertos aspectos del conjunto de deposición.

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