לפחמן יש אלוטרופים רבים, ובהתאם ליישום המסוים, ניתן לבחור באחת מהאלוטרופים הבאים: צינורות פחמן (CNT), גרפיט, יהלום, פחמן אמורפי, lonsdaleite, buckminsterfullerene (C 60 ), fullerite (C 540 ), fullerene C 70 ), ופחמן מזוגג 1 , 2 , 3 , 4 . פחמן מזוגג הוא אחד allotropes הנפוץ ביותר בשל תכונות פיזיות, כולל isotropy גבוהה. כמו כן יש את המאפיינים הבאים: מוליכות חשמלית טובה, מקדם התפשטות תרמית נמוכה, ואטימות גז.
יש חיפושי מתמשך עבור חומרי מבשר עשיר פחמן כדי להשיג מבנים פחמן. אלה מבשרי יכול להיות חומרים מעשה ידי אדם או מוצרים טבעיים הזמינים בצורות מסוימות, ואפילו לכלול פסולת מוצרים. מגוון רחב של micr O / nanostructures נוצרים באמצעות תהליכים ביולוגיים או סביבתיים בטבע, וכתוצאה מכך תכונות ייחודיות כי הם מאוד קשה ליצור באמצעות כלי ייצור קונבנציונאלי. כמו דפוסים התקיים באופן טבעי במקרה זה, סינתזה של ננו באמצעות מבשרי הטבעי פסולת פחמימנים יכול להתבצע באמצעות תהליך קל, צעד אחד של פירוק תרמי באווירה אינרטי או ואקום, קרא pyrolysis 5 . גראפן באיכות גבוהה, CNTs חד-קירתיים, רשתות CNT מרובות קירות ונקודות פחמן יוצרו על ידי פירוק תרמי או פירוליזה של מבשרי ופסולת שמקורם בצמחים, כולל זרעים, סיבים ושמנים, כגון שמן טרפנטין, שמן שומשום , שמן נים ( Azadirachta אינדיאנה ), שמן אקליפטוס, שמן דקלים, שמן jatropha. כמו כן, מוצרים קמפור, תמציות עץ התה, פסולת מזון, חרקים, פסולת חקלאית, מוצרי מזון נוצלו 6 , 7 ,התחת = "xref"> 8 , 9 לאחרונה, חוקרים השתמשו אפילו פקעות משי כחומר מבשר להכין microfibers פחמן נקבובי 10 . שיער האדם, שנחשב בדרך כלל חומר פסולת, שימש לאחרונה צוות זה. זה מורכב של כ 91% polypptides, המכילים יותר מ 50% פחמן; השאר הם אלמנטים כגון חמצן, מימן, חנקן וגופרית 11 . השיער מגיע גם עם כמה תכונות מעניינות, כגון השפלה איטית מאוד, חוזק מתיחה גבוה, בידוד תרמי גבוהה, והתאוששות גמישה גבוהה. לאחרונה, הוא שימש להכנת פתיתי פחמן המועסקים supercapacitors 12 וליצור מיקרופירים חלול פחמן לחישה אלקטרוכימית 13 .
עיבוד שבבי של חומר פחמן בתפזורת לפברק תלת ממדי (3D) מבנים היא משימה קשה, כמו החומר הוא שביר מאוד. יון ממוקד להיותAm 14 , 15 או תגובתי יון תגובתי 16 עשוי להיות שימושי בהקשר זה, אבל הם יקרים זמן רב תהליכים. מערכת פחמן זעיר (C-MEMS) טכנולוגיה, אשר מבוססת על פירוליזה של מבנים פולימריים בדוגמת, מייצג חלופה מגוונת. בשני העשורים האחרונים, C-MEMS ומערכות פחמן ננו-אלקטרו-מכאניות (C-NEMS) קיבלו תשומת לב רבה בשל צעדי ייצור פשוטים וזולים. תהליך ייצור C-MEMS קונבנציונאלי מתבצע בשני שלבים: (1) דפוס של מבשר פולימרי ( למשל, photoresist) עם photolithography ו (ii) פירוליזה של מבנים בדוגמת. אולטרה סגול (UV) מבשרי פולימר מבשרי, כגון photoresists SU8, משמשים לעתים קרובות מבנים דפוס מבוסס על photolithography. באופן כללי, תהליך photolithography כולל צעדים ציפוי ספין, אופים רך, חשיפה UV, פוסט אופים, ו deveLopment. במקרה של C-MEMS; סִילִיקוֹן; דו תחמוצת הסיליקון; סיליקון ניטריד; קְוָרץ; ו, לאחרונה, ספיר שימשו מצעים. מבנים פולימר הדוגמת תמונה הם פחמן בטמפרטורה גבוהה (800-1,100 מעלות צלזיוס) בסביבה נטולת חמצן. בטמפרטורות גבוהות אלה באקום או באנרגיה אינרטית, כל האלמנטים שאינם פחמן מוסרים, ומשאירים רק פחמן. טכניקה זו מאפשרת להשיג באיכות גבוהה, מבנים פחמן מזוגגות, אשר שימושיים מאוד עבור יישומים רבים, כולל חישה אלקטרוכימית 17 , אחסון אנרגיה 18 , nanogeneration triboelectric 19 , ו electrokinetic חלקיקים מניפולציה 20. כמו כן, ייצור של microstructures 3D יחסי גובה גבוה באמצעות C-MEMS הפך קל יחסית והוביל למגוון רחב של אלקטרודות פחמן יישומים 18 , 21 , 22 , 23 , לעתים קרובות החלפת מתכות מתכת אצילי.
בעבודה זו, הפיתוח האחרון של דרך פשוטה וחסכונית כדי לפברק מיקרופירים חלול פחמן משיער האדם באמצעות טכנולוגיה קונבנציונלית C-MEMS 13 הוא הציג. קונבנציונאלי SU8 פולימר מבוסס C-MEMS התהליך מתואר גם כאן. באופן ספציפי, הליך ייצור עבור יחס גבוה היבט מוצקים מבנים חלולים SU8 מתואר 24.