Micropunching litografia per la generazione di Micro-e submicroniche modelli sul Polymer Substrati

L'obiettivo generale di questo lavoro è quello di generare modelli micro e sub-micron sulla parete laterale superiore e sulle superfici inferiori di un substrato polimerico per varie applicazioni. Ciò si ottiene rivestendo prima gli strati polimerici intermedi e target su una superficie rigida. Successivamente, vengono fabbricate strutture di stampi affilate e arrotondate e utilizzate per goffrare il substrato al di sopra della temperatura di transizione vetrosa del polimero intermedio, che è inferiore alla temperatura di fusione del polimero target.

Dopo che il substrato si è raffreddato, lo stampo viene rimosso e vengono rivelati modelli micro e submicronici sulle superfici dei substrati polimerici. Le applicazioni biomediche della litografia a micropunzonatura sono le prime. I microbiomi PPY generati con l'operazione di taglio vengono utilizzati per il rilevamento del glucosio.

In secondo luogo, i canali HDP generati con il disegno possono essere utilizzati come canali microfluidici all'interno di dispositivi a chip labon per ridurre l'attrito del flusso del fluido. In questa procedura, un substrato siliconico, rivestito con un polimero intermedio e un materiale da stampare, viene riscaldato al di sopra della temperatura di transizione vetrosa del polimero intermedio e al di sotto della temperatura di fusione o transizione del materiale mirato. Successivamente, lo stampo e il substrato vengono messi in contatto fisico ad alta pressione, seguiti dal successivo raffreddamento.

Infine, vengono separati quando le loro temperature scendono al di sotto della temperatura di transizione del polimero intermedio, completando così il trasferimento del modello dallo stampo allo strato mirato. Per questa procedura, gli stampi in silicone fabbricati delle dimensioni richieste devono essere preparati utilizzando la litografia UV convenzionale. Preparare lo strato intermedio selezionando un foglio di PMMA non conduttivo e posizionarlo su un substrato rigido e piano.

Un singolo polimero conduttore può ora essere convenzionalmente rivestito in spin sopra il polimero intermedio. Inoltre, i materiali polimerici conduttori multipli di spinco coprono l'area intorno al primo strato di polimero conduttore con nastro adesivo. Con la nastratura e la centrifuga, è possibile rivestire più strati nei punti desiderati del substrato.

Successivamente, goffrare il substrato utilizzando una goffratrice a caldo per alcuni minuti e sformare il substrato tra 80 e 95 gradi Celsius a 1,5 millimetri al minuto. In questa procedura, lo strato superiore viene sostituito da una combinazione di due e tre polimeri o strati metallici rispettivamente, per generare microstrutture multistrato. Viene esaminata la fabbricazione di etero giunzioni, diodi e condensatori.

Al fine di generare un primo strato di centrifugazione a due strati PPY pdot etero giunzione, uno strato di pdot di 10 micrometri di spessore sul foglio di PMMA. Quindi, cuocere il substrato a 80 gradi Celsius per un'ora. Seguire la cottura con una centrifuga di un film PPY dello spessore di un micrometro per ottenere sullo strato di pdot e cuocere il substrato per cinque minuti.

Per generare diodi pdot in alluminio a due strati, centrifugare uno strato di pdot di 10 micrometri di spessore sul foglio di PMMA e cuocere il substrato per un'ora. Quindi utilizzare l'evaporazione termica per rivestire un film di alluminio spesso 200 nanometri sullo strato di pdot. Il substrato deve essere posizionato a faccia in giù e la pressione della camera deve essere impostata su cinque micro giri nell'evaporatore, un'alta tensione fa evaporare i pellet di alluminio.

Monitorare il monitor dello spessore del quarzo fino al raggiungimento di 200 nanometri. Quindi tagliare la tensione a zero e sfiatare la camera prima di rimuovere il campione. Per generare condensatori pdot a tre strati, PMMA pdot.

Spinco, uno strato di pdot spesso 10 micrometri sul foglio di PMMA e realizzare il substrato per un'ora. Successivamente spinco a 1000 RPM più volte per ottenere un film di PMMA spesso da 15 a 20 micrometri sullo strato di pdot e cuocere il substrato per 30 minuti. Dopo che lo strato di PMMA è stato cotto sulla centrifuga, rivestire uno strato di pdot spesso da due a tre micrometri sul film di PMMA e cuocere il substrato per cinque minuti per tutte le microstrutture, goffrare il substrato utilizzando la goffratrice a caldo per alcuni minuti, dopodiché sformare le microstrutture a 80-95 gradi Celsius a 1,5 millimetri al minuto.

L'operazione di trafilatura è simile al taglio, tuttavia utilizza uno stampo rigido con bordi arrotondati e stampo A-P-D-M-S. Richiede inoltre una forza di inserimento inferiore, una velocità di inserimento inferiore e una temperatura di stampa più elevata. Inizia a realizzare micro pilastri PDMS rivestendo uno strato di S 1813 spesso un micrometro su uno stampo SU otto.

Lo stampo SU eight viene generato utilizzando la litografia UV convenzionale. Successivamente, centrifugare il PDMS sullo stampo SU eight rivestito S 1813 a 1000 giri/min e cuocere il campione a 85 gradi Celsius per tre ore su una piastra calda. Dopo che lo strato PDMS è indurito, lavare il campione con acetone per sciogliere l'S 1813 e rilasciare il sottile film PDMS dallo stampo SU otto.

Completando così il film PDMS formato da micro pilastri, ora posiziona il film PDMS formato da micro pilastro su un foglio di HDPE di 1,5 millimetri di spessore per stampare. Posizionare uno stampo in alluminio con bordi arrotondati sulla pellicola PDMS e sul foglio HDPE e cuocerlo sotto pressione per un'ora. Lo stampo spingerà quindi la pellicola PDMS verso il basso sul foglio di HDPE morbido.

Dopo che il campione si è raffreddato a temperatura ambiente, rimuovere lo stampo per completare la creazione del canale sul foglio di HDPE. Durante il processo, parte di questo film PDMS formato da micro pilastro viene trasferito sul fondo e sulle due pareti laterali del canale. Utilizzando l'operazione di taglio MPL sono state realizzate microstrutture monostrato in PPY, PDOT e SPANI.

Il SEM è stato utilizzato per analizzare un modello di linea retta largo 300 micrometri e un modello di microfili a serpentina largo 50 micrometri per testare la sensibilità all'umidità. Un microfilo PPY e una pellicola PPY di un centimetro quadrato sono stati entrambi esposti a livelli di umidità relativa, compresi tra il 45% e l'85%. La loro sensibilità è stata misurata come variazione della resistenza e confrontata. Il SEM è stato utilizzato per esaminare diverse microstrutture multistrato, tra cui un PPY pdot a forma di linea micro larga 300 micrometri, un diodo pdot in alluminio a giunzione etero e un condensatore pdot PDOT PMMA utilizzando una stazione sonda Keithley.

Con lo strato pdot messo a terra e un potenziale di polarizzazione da 20 volt a 20 volt applicato allo strato PPY. Le tensioni di rottura diretta e inversa dell'eterogiunzione PPY PDOT erano rispettivamente di cinque volt e di otto volt negative. Una giunzione etero pdot in alluminio è stata realizzata mettendo a terra lo strato di alluminio e applicando un potenziale di polarizzazione da cinque volt a cinque volt negativo allo strato pdot misurato a temperatura ambiente.

Le tensioni di rottura diretta e inversa erano rispettivamente di tre e 2,5 volt negativi. Un condensatore pdot PMMA PDOT è stato realizzato con la stazione sonda KEITHLEY e il CV del condensatore è stato misurato a temperatura ambiente. La capacità misurata del condensatore a polarizzazione a bassa frequenza era di circa 0,06 picofarad.

Mentre la quantità teoricamente calcolata era di 1,38, i micro pilastri picofarad PDMS sono stati pressati in fogli A-H-D-P-E per formare le pareti laterali del canale. L'angolo medio di contatto della goccia d'acqua nei canali in HDPE era di 145,5 gradi. I micro pilastri PDMS vengono utilizzati per ridurre l'attrito di trascinamento dei canali in HDPE.

Una goccia che scorre sul canale HDPE rivestito con film A-P-D-M-S si muove più lentamente di una goccia che attraversa il canale HDPE codificato a micro pilastro A-P-D-M-S. Ciò è dovuto alla natura super idrofobica del canale resa dai micro pilastri PDM. Quando si eseguono queste procedure, non dimenticare che lavorare con fotoresist, polimeri conduttori e composti organici volatili può essere pericoloso, prendere sempre precauzioni, come utilizzare dispositivi di protezione individuale e lavorare in un'area ben ventilata.