우리는 3D 인쇄 드레인 챔버를 사용하여 다공성 지지 기판에 블록 공중합체 박막을 고도로 제어하고 주름이없는 이송절차를 제시합니다. 드레인 챔버 설계는 일반적으로 재현 할 수없는 방식으로 손으로 수행 다공성 기판에 거대 분자 필름의 전송과 관련된 모든 절차와 일반적인 관련이있다.
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방법 논문
결함이 최소화된 다공성 기판에 폴리머 필름 을 이송하는 절차
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
박막 복합 막을 포함하는 장치의 제조는 임의지지 기판의 표면에 이러한 필름의 전송을 필요로한다. 고도로 제어되고 기계화되고 재현 가능한 방식으로 이러한 전송을 수행하면 장치 성능과 사용 가능한 영역을 손상시키는 박막 내에서 대용량 결함 구조(예: 눈물, 균열 및 주름)가 생성되지 않습니다. 샘플당. 여기서, 우리는 물 여과 멤브레인 장치로서 최종적으로 사용하기 위한 임의의 다공성 지지기 상에 중합박막의 고도로 제어되고 기계화된 전달을 위한 일반적인 프로토콜을 설명한다. 구체적으로, 우리는 희생, 수용성 폴리 (아크릴 산) (PAA) 층 및 실리콘 웨이퍼 기판 위에 블록 공중합체 (BCP) 박막을 제조합니다. 그런 다음 맞춤형 3D 프린팅 이송 도구와 드레인 챔버 시스템을 사용하여 BCP 박막을 다공성 양극 산화 알루미늄 산화물(AAO) 지지 디스크의 중앙에 증착, 리프트 오프 및 이송합니다. 이송된 BCP 박막은 물과 3D 프린팅 플라스틱 드레인 챔버 사이에 형성된 반월상 연골의 안내로 인해 지지면의 중심에 일관되게 배치되는 것으로 나타났다. 또한 기계화 된 전사 처리 된 박막을 핀셋사용과 수작업으로 전송한 필름과 비교합니다. 기계화 공정에서 이송된 박막의 광학 검사 및 이미지 분석은 수동에서 생성된 수많은 눈물과 주름에 비해 거의 또는 전혀 매크로 스케일의 불균일성 또는 소성 변형이 생성되는 것을 확인합니다. 손으로 전송할 수 있습니다. 우리의 결과는 박막 전달을 위한 제안된 전략이 많은 시스템 및 응용 분야에서 다른 방법과 비교할 때 결함을 줄일 수 있음을 시사합니다.
서론
박막 및 나노 멤브레인 기반 장치는 최근 유연한 광전지 및 포토닉스, 접이식 디스플레이 및 웨어러블 전자 기기에 이르기까지 광범위한 응용 분야에서 잠재적 인 사용으로 인해 광범위한 관심을 얻고 있습니다1. 2개 , 3. 이러한 다양한 유형의 장치를 제조하기위한 요구 사항은 이러한 필름의 취약성과 매크로 스케일 결함의 빈번한 생산으로 인해 여전히 어려운 여전히 임의의 기판의 표면으로 박막을 전송하는 것입니다. 4,5,6,7전송 후 필름 내에서 주름, 균열 및 눈물과 같은 구조. 손으로 수동 전송, 핀셋 및 와이어 루프는 박막 전달의 일반적인 방법이지만 필연적으로 구조적 부조화 및소성 변형 8,9를초래한다. 다양한 유형의 박막 전달 방법론이 다음과 같이 탐구되었습니다: 1) 다각형 다각형 실실록산 (....
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프로토콜
1. 이송 공구 및 배수 챔버 시스템의 제조
- 첨부(보충 파일 1, 2) 두 부분으로 구성된 드레인 챔버 어셈블리에 대한 엔지니어링 도면입니다 : 상단과 하단. 원하는 시스템의 사양에 따라 이 장치를 모델링하고(예를 들어, 수신 기판의 외지) 3D 프린팅을 위한 STL 파일로 내보냅니다.
- 상단 부품의 경우 필라멘트 프린터를 사용하여 필요한 경우 스캐폴딩을 포함하여 가능한 가장 낮은 해상도로 인쇄하십시오. 프린터의 권장 매개 변수를 준수합니다. 또한 재료 흘리기를 최소화하기 위해 상단 부품을 폴리(젖산)(PLA)를 사용하여 인쇄하는 것이 좋습니다.
- 하단 의 경우, 20 μm의 미세한 빌드 높이의 잉크젯 수지 프린터 또는 필라멘트 프린터를 사용하십시오.
참고 : PLA는 재료 흘리기최소화에 적합한 재료입니다. - 탈이온수로 두 부품을 스크럽하고 세척하여 인쇄 공정에서 잠재적인 흘리기 물질을 제거합니다. 탈이온수의 초음파 처리도 권장됩니다. 잘 맞는지 확인하기 위해 두 부분의 스레딩을 테스트합니다.
- 증빙 서류에 지정된 매개 변수의 크기 117 네오프렌 O 링 및 튜브와 드레인 챔버를 완료 (보충파일1, 2).
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결과
BCP 멤브레인 샘플은 앞서 설명한 절차9에 따라 제조되었다. 샘플을 3D 프린팅 전달 도구의 로딩 암의 입술에 배치하였다(도 1, 왼쪽) 이어서 실험실 잭을 사용하여 3D 프린팅 드레인 챔버 도구의 입구 램프에 하부(그림1,오른쪽)에 놓였다. BCP 멤브레인과 기본 공여자 실리콘 기판 사이의 폴리 (아크릴 산) (PAA)의 희생 층은 배수 챔버 내의 물에 용해되어 부동 BCP 멤브레인을 초래했습니다. 이어서, 주사기 펌프(도2, 하단)를 2.5 mL/min의 체적 유량으로 물을 인출하도록 작동하여 총 이송 시간이 10분(배수 챔버 시스템 내의 초기 25 mL의 물이라고 가정)을 초래하였다. 이러한 박막 전달 방법은 도
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토론
이 프로토콜에 나열된 많은 단계는 박막 전달의 성공에 매우 중요하지만, 사용자 정의 설계 3D 인쇄 드레인 챔버의 특성상 사용자의 특정 요구 사항에 따라 광범위한 유연성을 허용합니다. 예를 들어, 수신기 기판이 본 연구에서 활용되는 25mm 직경의 AAO 디스크보다 더 큰 직경을 가지는 경우, 드레인 챔버는 새로운 사양에 맞게 적절하게 변형될 수 있다. 그러나 효과적인 전송 결과를 보장하는 데 필요한 프로토콜의 특정 측면이 있습니다.
이송 공구 및 드레인 챔버를 위한 3D 프린팅 재료의 선택은 이 프로토콜의 성공에 중요한 것으로 입증됩니다. 이송 도구와 드레인 챔버는 흘리기에서 파편이 박막 막의 무결성을 망칠 수 있기 때문에 지속적으로 물질을 흘리지 않는 재료로 인쇄해야합니다. PLA 및 잉크젯 인쇄 형 수지 모두 이러한 목적을 위한 최적의 재료로 결정되었다. 탈이온수 및 초음파 처리와 철저한 세척과 결합할 경우 3D 인쇄 부품은 시료를 오염시킬 미립자를 생성해서는 안 됩니다. .......
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없다.
감사의 글
이 작품은 에너지 -물 시스템을위한 고급 재료의 일환으로 지원되었다 (AMEWS) 센터, 에너지 국경 연구 센터 에너지 의 미국 부서에 의해 투자, 과학의 사무실, 기본 에너지 과학. 우리는 마크 스토이코비치와 폴 닐리와 함께 하는 유익한 토론을 감사하게 인정합니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 35% 나트륨 폴리아크릴산 용액 | 시그마 알드리치 | 9003-01-4 | |
| Amicon 교반 셀 모델 8010 10mL | Millipore | 5121 | |
| 양극 산화 알루미늄, 0.2u 두께, 직경 25mm | Sigma Aldrich | WHA68096022 | |
| o 링 네오프렌 117 | Grainger | 1BUV7 | |
| Objet500 Connex3 3D 프린터 | Stratasys | ||
| Onshape 3D 소프트웨어 | onshape | ||
| 폴리락트산 필라멘트 | Ultimaker | ||
| ultimaker3 3d 필라멘트 프린터 | Ultimaker | ||
| Vero 제품군 인쇄 가능한 재료 | Stratasys |
참고문헌
- Shah, A., Torres, P., Tscharner, R., Wyrsch, N., Keppner, H. Photovoltaic technology: the case for thin-film solar cells. Science. 285 (5428), 692-698 (1999).
- Kim, T. H., et al. Full-colour quantum dot displays fabricated by transfer printing. Nat. Photon. 5 ....
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재인쇄 및 허가
