Micropunching litografía para la generación de microempresas y patrones de submicrónicas de sustratos poliméricos

El objetivo general de este trabajo es generar patrones micro y submicrónicos en las superficies superior e inferior de un sustrato polimérico para diversas aplicaciones. Esto se logra mediante el recubrimiento inicial de capas de polímero intermedio y objetivo sobre una superficie rígida. A continuación, se fabrican estructuras de molde de bordes afilados y redondeados y se utilizan para estampar el sustrato por encima de la temperatura de transición vítrea del polímero intermedio, que está por debajo de la temperatura de fusión del polímero objetivo.

Una vez que el sustrato se enfría, se retira el molde y se revelan patrones micro y submicrónicos en las superficies de los sustratos de polímero. Las aplicaciones biomédicas de la litografía de micropunzonado son las primeras. Los microbiomas PPY generados con la operación de corte se utilizan para la detección de glucosa.

En segundo lugar, los canales HDP generados con el dibujo se pueden utilizar como canales microfluídicos dentro de los dispositivos de chip de labón para reducir la fricción del flujo de fluido. En este procedimiento, un sustrato de silicona, que está recubierto con un polímero intermedio y un material que se va a imprimir, se calienta por encima de la temperatura de transición vítrea del polímero intermedio y por debajo de la temperatura de fusión o transición del material objetivo. A continuación, el molde y el sustrato se ponen en contacto físico a alta presión, seguido de un enfriamiento posterior.

Por último, se separan cuando sus temperaturas caen por debajo de la temperatura de transición del polímero intermedio, completando así el patrón de transferencia desde el molde hasta la capa objetivo. Para este procedimiento, los moldes de silicona fabricados con las dimensiones requeridas deben prepararse utilizando litografía UV convencional. Prepare la capa intermedia seleccionando una lámina de PMMA no conductora y colóquela sobre un sustrato plano rígido.

Un solo polímero conductor ahora puede ser convencionalmente recubierto de espín sobre el polímero intermedio. Además de los materiales poliméricos conductores múltiples de spinco, cubra el área alrededor de la primera capa de polímero conductor con cinta adhesiva. Mediante el encintado y el recubrimiento giratorio, se pueden recubrir varias capas en las ubicaciones deseadas del sustrato.

A continuación, estampe el sustrato con una máquina de estampado en caliente durante unos minutos y desmoldee el sustrato entre 80 y 95 grados centígrados a 1,5 milímetros por minuto. En este procedimiento, la capa superior se sustituye por una combinación de dos y tres polímeros o capas metálicas respectivamente, para generar microestructuras multicapa. Se revisa la fabricación de hetero uniones, diodos y condensadores.

Con el fin de generar una capa de primera rotación de primera hila PPY pdot hetero de dos capas, una capa de pdot de 10 micrómetros de espesor sobre la lámina de PMMA. A continuación, hornea el sustrato a 80 grados centígrados durante una hora. Siga la cocción con una capa de centrifugación de una película PPY de un micrómetro de espesor para obtener en la capa de pdot y hornee el sustrato durante cinco minutos.

Para generar diodos pdot de aluminio de dos capas, aplique una capa de pdot de 10 micrómetros de espesor sobre la lámina de PMMA y hornee el sustrato durante una hora. A continuación, utilice la evaporación térmica para recubrir una película de aluminio de 200 nanómetros de espesor en la capa de pdot. El sustrato debe colocarse boca abajo y la presión de la cámara debe establecerse en cinco micro recorrido en el evaporador, un alto voltaje evapora los pellets de aluminio.

Controle el monitor de espesor de cuarzo hasta alcanzar los 200 nanómetros. A continuación, corte el voltaje a cero y ventile la cámara antes de retirar la muestra. Para generar condensadores pdot de tres capas, PMMA pdot.

Spinco, una capa de pdot de 10 micrómetros de espesor sobre la lámina de PMMA y hacer el sustrato durante una hora. A continuación, spinco a 1000 RPM varias veces para obtener una película de PMMA de 15 a 20 micrómetros de espesor en la capa de pdot y hornee el sustrato durante 30 minutos. Después de hornear la capa de PMMA, recubra una capa de pdot de dos a tres micrómetros de espesor sobre la película de PMMA y hornee el sustrato durante cinco minutos para todas las microestructuras, estampe el sustrato con la máquina de estampado en caliente durante unos minutos, después de lo cual desmoldee las microestructuras a 80 a 95 grados Celsius a 1,5 milímetros por minuto.

La operación de embutición es similar al corte, sin embargo, utiliza un molde rígido con bordes redondeados y un molde A-P-D-M-S. También requiere una fuerza de inserción menor, una velocidad de inserción más baja y una temperatura de impresión más alta. Comience a hacer micro pilares de PDMS mediante el recubrimiento por centrifugación de una capa de micrómetro de espesor de S 1813 en un molde SU ocho.

El molde SU eight se genera utilizando litografía UV convencional. A continuación, centrifugar la capa de PDMS en el molde SU eight recubierto S 1813 a 1000 RPM y hornear la muestra a 85 grados centígrados durante tres horas en una placa caliente. Después de curar la capa de PDMS, lave la muestra con acetona para disolver el S 1813 y liberar la película delgada de PDMS del molde SU ocho.

Por lo tanto, completando la película PDMS formada por micro pilares, ahora coloque la película PDMS formada por micro pilares en una hoja de HDPE de 1,5 milímetros de espesor para imprimir. Coloque un molde de aluminio con bordes redondeados sobre la película de PDMS y la lámina de HDPE y hornee a presión durante una hora. Luego, el molde empujará la película de PDMS hacia abajo sobre la lámina blanda de HDPE.

Después de que la muestra se enfríe a temperatura ambiente, retire el molde para terminar de hacer el canal en la lámina de HDPE. Durante el proceso, parte de esta película PDMS formada por micropilares se transfiere a la parte inferior y a las dos paredes laterales del canal. Utilizando la operación de corte MPL se realizaron microestructuras de una sola capa en PPY, PDOT y SPANI.

Se utilizó SEM para analizar un patrón de línea recta de 300 micrómetros de ancho y un patrón de microalambre serpentino de 50 micrómetros de ancho para probar la sensibilidad a la humedad. Un microcable PPY y una película PPY de un centímetro cuadrado se expusieron a niveles de humedad relativa, que oscilaron entre el 45% y el 85%. Se utilizó SEM para examinar varias microestructuras multicapa, incluido un PDOT PPY en forma de microlínea de 300 micrómetros de ancho, un diodo pdot de aluminio de unión hetero y un condensador PDOT PMMA pdot utilizando una estación de sonda Keithley.

Con la capa pdot conectada a tierra y un potencial de polarización de menos 20 voltios a 20 voltios aplicados a la capa PPY. Los voltajes de ruptura directa e inversa de la unión hetero PPY PDOT fueron de cinco voltios y menos ocho voltios respectivamente. Se realizó una unión hetero pdot de aluminio conectando a tierra la capa de aluminio y aplicando un potencial de polarización de menos cinco voltios a cinco voltios a la capa pdot medida a temperatura ambiente.

Los voltajes de ruptura directa e inversa fueron de tres y 2,5 voltios negativos respectivamente. Se fabricó un condensador PDOT PMMA PDOT con la estación de sonda KEITHLEY y se midió el CV del condensador a temperatura ambiente. La capacitancia medida del condensador a baja frecuencia fue de aproximadamente 0,06 picofaradios.

Mientras que la cantidad teóricamente calculada fue de 1,38, los micropilares de picofaradios PDMS se prensaron en láminas A-H-D-P-E para formar paredes laterales de canal. El ángulo de contacto medio de la gota de agua en los canales de PEAD fue de 145,5 grados. Los micropilares PDMS se utilizan para reducir la fricción de arrastre de los canales de HDPE.

Una gota que pasa por el canal de PEAD recubierto de película A-P-D-M-S se mueve más lentamente que una gota que corre a través del canal de PEAD codificado por micropilar A-P-D-M-S. Esto se debe a la naturaleza súper hidrofóbica del canal, tal y como lo representan los micropilares del PDM. Al realizar estos procedimientos, no olvide que trabajar con fotorresistencia, polímeros conductores y compuestos orgánicos volátiles puede ser peligroso, siempre tome precauciones, como usar equipos de protección personal y trabajar en un área bien ventilada.