Un semplice protocollo è fornito per la realizzazione di strutture di hemiwicking di varie dimensioni, forme e materiali. Il protocollo utilizza una combinazione di fisica stampaggio, stampaggio PDMS e modifiche di superficie di film sottili tramite comuni materiali tecniche di deposizione.
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Articolo metodologico
Stampa timbro scalabile e fabbricazione delle superfici Hemiwicking
In questo articolo
Sommario
Abstract
Hemiwicking è un processo dove un liquido bagna una superficie modellata oltre la sua lunghezza di bagnatura normale a causa di una combinazione di capillarità e imbibizione. Questo fenomeno di bagnatura è importante in molti settori tecnici che vanno dalla fisiologia per ingegneria aerospaziale. Attualmente, diverse tecniche esistano per la realizzazione di strutture hemiwicking. Questi metodi convenzionali, tuttavia, sono spesso molto tempo e sono difficili da scalabilità per grandi aree o sono difficili da personalizzare per geometrie specifiche, nonhomogeneous patterning. Il protocollo presentato fornisce i ricercatori con un semplice, scalabile e conveniente metodo per la realizzazione di superfici micro-fantasia hemiwicking. Il metodo fabbrica wicking strutture attraverso l'uso di timbro stampa, polidimetilsilossano (PDMS) stampaggio e rivestimenti di superficie di film sottile. Il protocollo è dimostrato per hemiwicking con etanolo sulle matrici di micropillar PDMS ricoperto di 70 nm in alluminio di spessore sottile-film.
Introduzione
Recentemente c'è stato interesse aumentato nel riuscire a sia attivamente e passivamente la bagnatura, evaporazione, di controllo e miscelazione dei fluidi. Le superfici in modo univoco martellata hemiwicking forniscono una soluzione di romanzo per tecniche di raffreddamento perché queste superfici strutturate agiscono come una pompa di liquido (e/o calore) senza parti in movimento. Questo fluido movimento è guidato da una cascata di eventi azione capillare associata con la curvatura dinamica del liquido thin-film. In generale, quando un liquido bagna una superficie solida, un curvato liquido film sottile (i.e., menisco liquido) forma rapidamente. Il profilo ....
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Protocollo
1. creare la mappa di campitura
- Utilizzando un editor di grafica, creare il modello desiderato per le strutture di hemiwicking rappresentato come immagine bitmap.
Nota: Alcuni dei parametri design traspirante (cioè, angolo di pendenza, pendenza di profondità) può essere fatto per essere dipendente dai valori di scala di grigi assegnati a ciascun pixel. Questi valori di scala di grigi vengono quindi modificati al fine di modificare il parametro desiderato. - Salvare l'immagine bitmap come un'immagine di rete portatile (. png) e inserire il file in una cartella facilmente disponibile.
2. Posizionare l'essere ....
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Risultati
Figura 1 fornisce uno schema di come il meccanismo di timbratura sarebbe creare lo stampo per le strutture traspirante su uno stampo di plastica. Per studiare la qualità dell'apparato stampaggio nella produzione di film traspirante, due matrici diverse pilastro sono state create per analizzare la qualità dei pilastri per futuri esperimenti anti-umidità. Aspetti dell'apparato studiato erano la precisione dell'altezza dei pilastri (con e senza un gradiente di p.......
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Discussione
Un metodo è stato introdotto per creare matrici di pilastro modellato per strutture hemiwicking; Questa operazione viene eseguita da imprinting cavità su un wafer di plastica con un apparato di incisione che segue patterning da una bitmap creata dall'utente. Una miscela PDMS è poi versata, cured e rivestita con un sottile strato di alluminio tramite deposizione. Le caratteristiche di matrice pilastro possono essere personalizzate a seconda del valore di scala di grigi che viene assegnato nella bitmap seguendo qu.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno alcuna informazioni integrative per parlare per questa carta.
Ringraziamenti
Questo materiale è basato sulla ricerca parzialmente sponsorizzato da United States Office of Naval Research Grant No. N00014-15-1-2481 e National Science Foundation Grant No. 1653396. Le viste e le conclusioni contenute nel presente documento sono quelle degli autori e non devono essere interpretate come necessariamente che rappresentano le politiche ufficiali o specializzazioni, sia espressa o implicita, di US Office of Naval Research, la National Science Foundation, o il governo degli Stati Uniti.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| NI-DAQ 9403 | National Instruments | 370466AE-01 | L'interfaccia di comunicazione tra la telecamera e l'interruttore di controllo per il laser. |
| Interruttore di controllo | Crouzet | GN84134750 | Un controller da utilizzare per il laser che attiva il laser in base alla tensione inviata dal DAQ. |
| Telecamera per pulci | FLIR FL3-U3-120S3C-C | Una telecamera per pulci utilizzata per l'imaging della punta del trapano sullo stampo in plastica. | |
| Telecamera per l'imaging delle pulci | Point Grey | FL3-U3-20E4M-C | Una telecamera per pulci utilizzata per ottenere le immagini laterali dei pilastri. |
| 200 passi/giro, motore passo-passo 12V-350mA (x2) | AdaFruit | 324 | I motori passo-passo vengono utilizzati per controllare la profondità e l'angolo della fresa a candela. |
| 10x Obiettivo a lunga distanza di lavoro corretto all'infinito | Mitutoyo | #46-144 | L'obiettivo utilizzato per ottenere l'immagine del lato dei pilastri. |
| 15x Infinito Coniugato, UV Rivestito, ReflX Obiettivo TechSpec | #58-417 | L'obiettivo utilizzato per ottenere l'immagine della parte superiore dei pilastri. | |
| 72002 0.002D X 0.006 LOC Carbide SQ 2FL Fresa a candela in miniatura | Harvey Tools | 72002 | La punta da trapano che è stata utilizzata per creare fori nello stampo in plastica. |
| Erogazione di potenza CC a 1 kW | Advanced Energy | MDX-1K | Utilizzato per alimentare lo sputterer a deposizione. |
| Pompa Turbo-V 70LP Nacro Torr | Varian | 9699336 | Turbo Pompa utilizzata per ridurre la pressione all'interno della camera di deposizione. |
| 2000mw, 405nm Laser ad alta potenza a luce blu | WDLasers | KREE | Sample Heating Laser |
| 5.875" I.D. essiccatore con 0.25" Tubi Connessioni | McMaster-Carr | 2204K5 | PDMS Essiccatore |
| SYLGARD 184 Elastomero siliconico, 0.5kg Kit | Dow-Corning | 4019862 | Il kit PDMS utilizzato per realizzare la base. |
| Compressore d'aria a membrana / Pompa a vuoto | Gast | DOL-701-AA | Essiccatore Pompa a vuoto |
| Stadi lineari motorizzati (2x) | Standa | 8MT175 | I motori passo-passo utilizzati per controllare la piastra del campione in direzione x e y. |
| Doppietti acromatici poistivi non montati da 2" di diametro, rivestiti AR: 400-700 nm | ThorLabs | AC508-150-A | L'acromatico è stato utilizzato per ottenere le immagini del lato dei pilastri. |
| Pulce 3 Mono Fotocamera, 2448 x 2048 Pixel | Punto Grigio | FL3-GE-50S5M-C | Una fotocamera antipulci utilizzata per impersonare la parte superiore dei pilastri. |
| Trasduttore di vuoto digitale | Thyrcont Vacuum Instruments | 4940-CF-212734 | Utilizzato per il monitoraggio della pressione all'interno della camera di deposizione. |
| Serbatoio di argon pressurizzato Resovoir | Airgas | AR RP300 | Gas utilizzato nel processo di deposizione. |
| Stadio di traslazione 1D | Newport Corporation | TSX-1D | Un tavolino di traslazione utilizzato per spostare la telecamera per mettere a fuoco la fresa a candela. |
| Supporto laser cilindrico (x2) | Newport Corporation | ULM-TILT-M | Il supporto laser è stato utilizzato per spostare la telecamera per mettere a fuoco la fresa a candela. |
| Refrigeratore da banco con pompa centrifuga, 120V, 60Hz | Polyscience | LS51MX1A110C | Un refrigeratore utilizzato per l'assemblaggio a deposizione. |
| Alcatel Adixen 2010SD XP, motore antideflagrante, pompa per vuoto rotativa a palette, prodotti | per vuoto ideale | 210SDMLAM-XP | Una pompa per vuoto utilizzata per l'assemblaggio a deposizione. |
| Ventilatore, 105 CFM, 115 V (x2) | Comair Rotron | MU2A1 | Un ventilatore utilizzato per raffreddare alcuni aspetti del gruppo di deposizione. |
Riferimenti
- Plawsky, J. L., et al. Nano- and Micro-structures for Thin Film Evaporation - A Review. Nanoscale and Microscale Thermophysical Engineering. 18, 251-269 (2014).
- Derjaguin, B. V., Churaev, N. V. On the question of determining the concept of disjoining pressure and its role in the equilibrium and flow of thin films. Journal of Colloid and Interface Science. 66, 389(1978).
- Ma, H. B., Cheng, P., Borgmeyer, B., Wang, Y. X.....
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Ristampe e permessi
