Name: 3D 탄소 미세 전자 기계 시스템 (C-MEMS) 제작 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 1 s
Description: 배우세요 C-MEMS 공정을 통해 SU-8 폴리머와 인모를 탄소원으로 사용하여 3D 탄소 구조를 제작하는 방법을. 고온 열분해로 중공 유리질 탄소 미세섬유를 만들어 재료과학 및 마이크로전자기계시스템 연구에 활용합니다.

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이 작품은 Technologico de Monterrey와 University of California Irvine에서 지원했습니다.

1. 3D 인간의 머리카락에서 파생 된 탄소 구조 제조 참고 : 개인 보호 장비를 사용하십시오. 실험실 지침에 따라 장비를 사용하고 실험실 내부에서 작업하십시오. <ol><li> 모아진 사람의 모발을 DI 수로 씻고 N 2 가스로 건조 시켜서 준비하십시오. </li><li> 평행 한 가닥, 십자가, 두 개의 머리카락이 함께 감겨져있는 것처럼 머리카락을 원하는대로 배열하십시오 . </li><li> SU8을 사용하여 실리콘 기판에 털을 붙이거나 세라믹 보트에 직접 보관하십시오. </li><li> 모발 부착 실리콘 기판 또는 보트를 퍼니스에 놓습니다. </li><li> 퍼니스를 켜고 불활성 가스 (N 2 ) 탱크의 밸브를여십시오. 참고 : 최적의 가스 유량은 퍼니스 튜브의 부피에 따라 다릅니다. 6 L / 분 유속이 6 L의 튜브 체적에 적용되었다. 노 튜브에서 완전히 불활성 인 환경을 조성하기 위해, 최적 가스 f의 1.5 배인 가스 유속낮은 비율은 처음 15 분 동안 적용되었다. </li><li> 최대 열분해 온도, 온도 상승 속도 및 불활성 가스 유속을 포함한 매개 변수를 설정하고 퍼니스를 실행하십시오. <ol><li> 예를 들어 실온에서 300 ° C까지 5 ° C / 분의 상승 속도로 온도를 높이십시오. 안정화를 위해 300 ° C에서 1 시간 동안 유지하십시오. 900 ° C로 온도를 높이고 탄화를 위해 1 시간 이상 유지하십시오. </li><li> 30 ° C / min의 속도로 용광로를 300 ° C까지 냉각시키고 가열로의 히터를 끄십시오. 300 ° C 후에 제어 된 냉각이 필요하지 않습니다. N 2 흐름에 의해서만 온도가 실온에 도달 할 때까지 시료를 노에 남겨 둡니다. </li></ol></li><li> 열분해 공정 완료시 노 및 가스 흐름을 차단하십시오. </li><li> 시료를 노에서 꺼내십시오. </li></ol> 2. 3D Polymer Structure Fabrication : 포토 리소그래피 <ol><li> 데스적합한 소프트웨어 패키지를 사용하여 원하는 3D 포토 레지스트 구조의 2D 레이아웃을 무시하고 인쇄 된 마스크 ( 즉, 폴리에틸렌 포토 마스크 마스크)를 준비하십시오. 참고 : 상용 서비스를 사용하여 디자인을 인쇄했습니다. 일반적으로 마스크의 크기는 디자인에 따라 다릅니다. </li><li> 깨끗한 실험실 시설에서 두 개의 핫 플레이트를 켜고 온도를 각각 65 ° C와 95 ° C로 설정하십시오. </li><li> 스핀 코터 및 진공 펌프를 켜십시오. 진공 펌프가 튜브를 통해 스피너 헤드에 연결되어 있는지 확인하십시오. </li><li> 회전 속도, 램프 및 지속 시간과 같은 2 단계 스핀의 매개 변수를 설정하십시오. 첫 번째 단계는 스핀 사이클을 시작하기 위해 회전 속도를 500 rpm으로, 램프를 100 rpm / s로, 회전 시간을 10 초로 설정합니다. 다음 단계를 위해 회전 속도를 1,000 rpm으로, 램프를 100 rpm / s로 설정하고 스핀 시간을 30 초로 설정하여 포토 레지스트를 고르게 펼칩니다. </li><li> 기판 ( 즉, 4 인치 x 4 인치 및 5501, m ± 25 μm 두께의 Si 웨이퍼, 1 μm 두께의 SiO 2 층)를 홀더의 중심에 배치합니다. </li><li> 감광성 폴리머 (즉, SU8 감광제)를 기판 중앙에 직접 증착하십시오. 표면을 덮을만큼 충분히 사용하십시오. </li><li> 기판을 잡으려면 &quot;진공&quot;버튼을 누르십시오. </li><li> SU8로 기판을 코팅하고 250 μm의 최종 두께를 얻기 위해 &quot;실행&quot;버튼을 누릅니다. </li><li> 회전 과정이 끝나면 &quot;진공&quot;버튼을 다시 눌러 코팅 된 기판을 홀더에서 분리하십시오. </li><li> 표면을 매끄럽고 깨끗하게 유지하기 위해 핀셋을 사용하여 코팅 된 기판을 조심스럽게 잡으십시오. 65 분간 핫 플레이트에 직접 기판을 옮기고 6 분 동안 핫 플레이트에 올려 놓고 95 분 동안 핫 플레이트에 올려 놓고 40 분 동안 가열합니다 (소프트 베이크). 참고 : 65 ° C에서 베이킹하면 용매의 증발이 느려지므로 코팅이 잘되고 접착력이 좋아집니다.95 ° C에서 굽는 동안 SU8을 더 조밀하게한다. </li><li> 그 동안 스위치를 눌러 UV- 노출 시스템을 켜고 시스템의 설정 버튼을 사용하여 노출 시간을 &quot;12 초&quot;로 설정하십시오. 참고 : 250 μm 두께의 SU8 레이어의 경우 노출 에너지는 360 mJ / cm 2 여야합니다. </li><li> 베이킹 단계 (2.10 단계)가 완료되면 기판을 자외선 노광 시스템에 넣고 포토 마스크의 인쇄 된면을 (단계 2.1에서) 그 위에 놓습니다. 전체 마스크 영역을 사용하여 코팅 된 기판을 덮고 가볍게 눌러 마스크와 기판 사이에 틈이 없는지 확인하십시오. </li><li> 사전 정의 된 UV 설정을 사용하여 포토 마스크를 통해 SU8 코팅 된 기판을 UV 방사선에 노출 시키십시오. </li><li> 다시 핫 플레이트에 65 ° C에서 5 분간, 95 ° C에서 14 분간 PEB (post-exposure bake)로 직접 놓아 기판을 가열합니다. 참고 : PEB는 UV 노출 영역에서 가교 결합의 정도를 증가시키고현상 단계에서 용매에 대한 내성이보다 높습니다. </li><li> 비커에 넣은 전용 현상액에 기판을 20 분 동안 침지시켜 노출되지 않은 포토 레지스트 영역을 제거합니다. 노출되지 않은 레지스트 영역을 완전히 제거하려면 용액을 계속 조심스럽게 흔들어주십시오 (주의 깊게). </li><li> 기판을 잡고 질소 또는 압축 공기를 불어 넣어 현상 된 구조물을 건조시킵니다. </li><li> 50X 배율의 현미경으로 웨이퍼를 검사하여 포토 레지스트로 전달 된 패턴과 원하는 패턴을 비교합니다. </li></ol> 3. 3D 탄소 구조 제조 : 열분해 <ol><li> 가압식 개방형 튜브 퍼니스 안에 포토 리소그래피 (2.1-2.17 단계)를 사용하여 준비한 샘플을 놓습니다. </li><li> 가열로를 켜고 위에서 설명한 1 단계에서 열분해를위한 매개 변수를 설정합니다. 1.6-1.8 단계를 반복합니다. </li><li> 핀셋을 사용하여 시료를 조심스럽게 다루고 characteriz로 진행하십시오.ation. </li></ol>

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이 논문에서는 천연 전구체 물질 또는 광 패턴 화 된 폴리머 구조의 열분해에 기반한 다양한 탄소 미세 구조물을 제조하는 방법이보고되었다. 전통적인 C-MEMS / C-NEMS 공정에서 발생하는 탄소 재료는 일반적으로 유리질 탄소 인 것으로 밝혀졌습니다. 유리 카본은 전기 화학 및 고온 응용 분야에서 널리 사용되는 전극 재료입니다. 유리질 탄소의 미세 구조는 결정질과 비정질 영역으로 구성됩니다. 유리 카본은 높은 전도성, 고온에 대한 저항성, 저밀도, 낮은 전기 저항 및 비교적 높은 경도 및 높은 화학적 내성을 갖는다. 우리는 인간의 머리카락에서 중공 유리 탄소 섬유를 제조하기위한 간단하고 저렴한 방법을 제안했으며, 아스코르브 산과 도파민의 전기 화학적 인 감지에 대한 적용을 설명했다. 긴, 홀의 제조낮은, 그리고 전기 전도성 카본 마이크로 화이버는 낭비되는 인간의 머리카락을 한 번에 열처리하여 저렴하게 처리 할 수있었습니다. 수질, 피질, 큐티클로 구성된 인간의 머리카락은 열...

카본 나노 튜브 (CNTs), 흑연, 다이아몬드, 비정질 탄소, 론 스달 라이트, 벅 민스터 풀러렌 (C60), 풀러 라이트 (C540), 풀러린 ( C 70 ) 및 유리질 탄소 1 , 2 , 3 , 4를 포함 한다. 유리 탄소는 높은 등방성을 포함하여 물리적 특성 때문에 가장 널리 사용되는 동소체 중 하나입니다. 또한 우수한 전기 전도성, 낮은 열팽창 계수 및 가스 불 투과성과 같은 특성을 가지고 있습니다. 탄소 구조를 얻기 위해 탄소가 풍부한 전구 물질에 대한 지속적인 연구가있었습니다. 이러한 전구 물질은 인조물 또는 특정 형태의 천연 제품 일 수 있으며 심지어는 폐기물을 포함 할 수도 있습니다. 다양한 micr<html> o / 나노 구조는 자연적으로 생물학적 또는 환경 적 과정을 통해 형성되어 기존의 제조 도구를 사용하여 생성하기가 매우 어려운 고유 한 특징을 가져옵니다. 이 경우 자연적으로 패터닝이 진행됨에 따라 자연 및 폐 탄화 수소 전구 물질을 사용하는 나노 물질의 합성은 열분해 5 라 불리는 불활성 또는 진공 분위기에서 열분해가 용이 한 1 단계 공정을 사용하여 수행 될 수 있습니다. 식물성 유래 전구 물질 및 폐기물 (열매 유, 참깨 유 등의 씨앗, 섬유 및 오일을 포함)의 열분해 또는 열분해를 통해 고품질의 그래 핀, 단일 벽 CNT, 다중 벽 CNT 및 탄소 도트가 생성되었습니다 , neem 오일 ( Azadirachta indica ), 유칼립투스 오일, 야자 기름, 자트로파 오일. 또한 장뇌 제품, 녹차 추출물, 폐기물, 곤충, 농산물 폐기물, 식품 등은 6 , 7 ,최근 연구자들은 다공성 탄소 마이크로 섬유 10 을 제조하기위한 전구 물질로 실크 누에 고치를 사용하기 까지 했습니다. 일반적으로 폐기물로 간주되는 사람의 머리카락이 최근이 팀에서 사용되었습니다. 그것은 약 50 %의 탄소를 포함하는 약 91 %의 폴리 펩타이드로 이루어져 있습니다. 나머지는 산소, 수소, 질소 및 황과 같은 원소이다. 머리카락에는 또한 매우 느린 분해, 높은 인장 강도, 높은 단열 및 높은 탄성 회복과 같은 여러 가지 흥미로운 특성이 있습니다. 최근 수퍼 커패시터 12에 사용되는 탄소 플레이크를 제조하고 전기 화학적 감지를위한 중공 탄소 마이크로 섬유를 만드는 데 사용되어왔다. 소재가 매우 부서지기 때문에 3 차원 (3D) 구조물을 제조하기 위해 벌크 탄소 소재를 가공하는 것은 어려운 작업입니다. 집중 이온 수am14 , 15 또는 반응성 이온 에칭 ( 16 )이이 문맥에서 유용 할 수 있지만, 이들은 고가이며 시간 소모적 인 공정이다. 패턴 화 된 폴리머 구조의 열분해를 기반으로하는 탄소 미세 전자 기계 시스템 (C-MEMS) 기술은 다양한 대안을 제시합니다. 지난 20 년 간, C-MEMS와 탄소 나노 전자 기계 시스템 (C-NEMS)은 간단하고 저렴한 제작 단계로 인해 많은 주목을 받았다. 종래의 C-MEMS 제조 공정은 (i) 포토 리소그래피로 폴리머 전구체 ( 예 : 포토 레지스트)를 패터닝하고 , 패터닝 된 구조물을 열분해하는 2 단계로 수행된다. SU8 포토 레지스트와 같은 자외선 (UV) 경화 가능한 고분자 전구체는 종종 포토 리소그래피를 기반으로 한 구조물을 패턴 화하는 데 사용됩니다. 일반적으로, 포토 리소그래피 공정은 스핀 코팅, 소프트 베이크, UV 노출, 포스트 베이크 및 디브입양. C-MEMS의 경우; 규소; 이산화 규소; 실리콘 질화물; 석영; 최근에는 사파이어가 기판으로 사용되었습니다. 사진 패턴 화 된 폴리머 구조는 산소가없는 환경에서 고온 (800-1,100 ° C)에서 탄화됩니다. 진공 또는 불활성 분위기에서 승온 된 온도에서, 비 탄소 원소는 모두 제거되어 탄소 만 남는다. 이 기술은 전기 화학적 센싱 ( 17) , 에너지 저장 ( 18) , 마찰 대전 나노 발전 ( 19 ), 동 전기 입자 조작 (20) 을 포함한 많은 응용 분야에 매우 유용한 고품질의 유리 카본 구조를 가능하게합니다 . C-MEMS를 이용한 높은 종횡비 (aspect ratio)는 상대적으로 용이 해졌으며 다양한 종류의 탄소 전극 응용 분야 ( 18 , 21 , </sup&gt; 22 , 23 , 종종 귀금속 전극을 대체합니다. 이 연구에서는 비 전통적인 C-MEMS 기술을 사용하여 인간의 모발에서 중공 탄소 마이크로 섬유를 제조하는 간단하고 비용 효율적인 방법의 최근 개발이 소개되었다. 기존의 SU8 폴리머 기반 C-MEMS 공정에 대해서도 설명합니다. 특히, 고 종횡비 고형물 및 중공 SU8 구조에 대한 제작 절차가 설명되어 있습니다.

<table><tbody><tr><td>SU8-2100</td><td>Microchem</td><td>제품 번호-Y1110750500L</td><td></td></tr><tr><td>Spinner</td><td>Laurell Technologies Corporation</td><td>모델-WS650HZB-23NPP/UD3</td><td></td></tr><tr><td>핫플레이트</td><td>Torrey Pines Scientific</td><td>HS61</td><td></td></tr><tr><td>UV 노출기</td><td>수은 램프, SYLVANIA</td><td>H44GS-100M, P/N-34-0054-01</td><td></td></tr><tr><td>포토마스크</td><td>CAD/Art</td><td></td><td>번호 없음</td></tr><tr><td>개발자&nbsp;</td><td>Microchem</td><td>Y020100 4000L&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>DI water system</td><td>Milli Q</td><td>ZOOQOVOTO</td><td></td></tr><tr><td>IPA</td><td>CTR Sientific</td><td>CTR 01244</td><td></td></tr><tr><td>N2 가스</td><td>AOC Mexico</td><td></td><td>번호 없음</td></tr><tr><td>용광로</td><td>PEO 601, ATV Technologie GMBH</td><td>모델-PEO 601, 일련 번호-195</td><td></td></tr><tr><td>Si/SiO2</td><td>Noel Technologies</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

3d 탄소 미세 전자 기계 시스템 (c-mems) 제작

Fabrication of 3D Carbon Microelectromechanical Systems (C-MEMS)

다양한 종류의 탄소 소스가 다양한 마이크로 / 나노 구조 구성으로 자연적으로 이용 가능합니다. 여기에 인간의 머리카락에서 유래 된 길고 중공 유리질 탄소 미세 섬유를 제조하는 새로운 기술이 도입되었습니다. 길고 중공 탄소 구조는 N 2 대기에서 900 ° C에서 인간의 머리카락을 열분해하여 만들었습니다. 자연 및 열분해 된 모발의 형태 및 화학적 조성을 열분해로 인한 물리적 및 화학적 변화를 평가하기 위해 각각 전자 현미경 (SEM) 및 전자 분산 X 선 분광법 (EDX)을 사용하여 조사했습니다. 라만 분광법을 사용하여 탄소 미세 구조의 유리질을 확인했습니다. 열처리 된 모발 탄소가 스크린 인쇄 된 탄소 전극을 개조하기 위해 도입되었다; 변형 된 전극을 도파민과 아스코르브 산의 전기 화학적 감지에 적용 하였다. unmodi에 비해 수정 된 센서의 감지 성능이 향상되었습니다.fied 센서. 원하는 탄소 구조 디자인을 얻기 위해 탄소 마이크로 / 나노 전자 기계 시스템 (C-MEMS / C-NEMS) 기술이 개발되었습니다. 가장 일반적인 C-MEMS / C-NEMS 제조 공정은 (i) 포토 리소그래피를 사용하여 감광성 폴리머와 같은 탄소가 풍부한 기본 재료의 패터닝; 및 (ii) 산소가없는 환경에서 패턴 화 된 중합체의 열분해를 통한 탄화. C-MEMS / NEMS 공정은 마이크로 배터리, 수퍼 커패시터, 포도당 센서, 가스 센서, 연료 전지 및 마찰 대전 형 나노 발전기를 비롯한 다양한 분야의 마이크로 전자 장치를 개발하는 데 널리 사용되고 있습니다. SU8 포토 레지스트를 사용한 고 종횡비 솔리드 및 중공 탄소 미세 구조의 최근 개발이 논의됩니다. 공 초점 현미경 및 SEM을 이용하여 열분해 동안 구조적 수축을 조사 하였다. 라만 분광기를 사용하여 구조의 결정 성을 확인하였고, 원소의 원자 백분율열분포 전후의 물질의 nt는 EDX를 사용하여 측정 하였다.

인간 모발 중공 탄소 미세 섬유의 제조 공정을 도식 1 에 나타내었다. 탄화 된 사람의 머리카락은 수축을 추정하기 위해 SEM을 사용하여 특성화했다. 모발 직경은 열분해로 인해 82.88 ± 0.003 μm에서 31.42 ± 0.003 μm로 수축되었다. 모발 유도 탄소 미세 섬유를 사용하여 만들어진 다양한 패턴의 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지가 그림 2 에 나와 있습니다. 열분포 전후의 모발에 존재하는 원소의 원자 백분율을 표 1 에 나타내었다 . 이 연구에 사용 된 인간의 머리카락은 (원자 퍼센트) 66.57 %의 탄소, 16.19 %의 산소, 7.94 %의 질소, 9.14 %의 황, 그리고 칼슘과 같은 미네랄의 작은 비율이었습니다. 탄소 및...

길고 중공 유리질 탄소 미세 섬유는 천연물 인 인간의 머리카락을 열분해하여 제조되었습니다. 탄소 미세 전자 기계 및 탄소 나노 전자 기계 시스템, 또는 C-MEMS 및 C-NEMS의 두 제조 단계는 (i) 탄소가 풍부한 중합체 전구체의 포토 리소그래피 및 (ii) 패턴 화 된 중합체 전구체의 열분해이다.

3D 탄소 미세 전자 기계 시스템 (C-MEMS) 제작

A wide range of carbon sources are available in nature, with a variety of micro-/nanostructure configurations. Here, a novel technique to fabricate long ...

본 절차의 전반적인 목표는 SU-8 폴리머와 사람의 머리카락을 각각 탄소원으로 사용하여, 전통적 및 비전통적 탄소 미세전자기계시스템(MEMS) 공정으로 3D 탄소 구조물을 제작하는 것입니다. 20년 전, 저희는 MEMS(미세전자기계시스템) 소자 제작의 주요 재료인 실리콘을 대체하는 완전히 새로운 공정을 시작했습니다. 저희의 아이디어는 3차원 형상을 제작하는 데 있어 탄소가 실리콘보다 더 우수한 재료라는 점입니다.구체적으로, 폴리머 전구체를 사용하여 패턴을 형성한 후, 비활성 분위기의 약 900~1,000 °C 고온에서 이를 탄소로 변환합니다. 이 과정에서 형태는 유지되지만 크기는 줄어듭니다. 즉, 등방성 수축이 일어나며, 결과적으로 상상할 수 있는 모든 3D 탄소 형상을 얻을 수 있습니다.그것은 탄소 MEMS라고 불립니다. 탄소 전구체인 폴리머를 사용하여 3차원으로 패턴을 만든 다음 이를 탄소로 변환하기만 하면 되기 때문에 비용이 훨씬 저렴합니다. 탄소는 다이아몬드부터 흑연, 유리상 탄소에 이르기까지 다양한 동소체로 존재합니다.폴리머 체인을 어떻게 전처리하느냐에 따라, 최종적으로 더 흑연에 가깝거나 다이아몬드 또는 유리상 탄소와 유사한 3D 탄소 구조를 얻을 수 있습니다. 오늘은 저의 대학원생인 Esham Shomloo가 탄소 MEMS 공정을 시연하겠습니다. 폴리머 구조 제작 절차를 시작하기 위해, 먼저 핫플레이트를 95 °C로 설정하십시오.스핀 코터와 연결된 진공 펌프의 전원을 켭니다. 첫 번째 단계는 500 rpm에서 10초, 두 번째 단계는 1,000 rpm에서 30초로 설정하고, 두 단계 모두 가속도를 초당 100 rpm으로 하여 2단계 스핀 코팅 시퀀스를 프로그래밍합니다. 실리콘 웨이퍼 또는 다른 기판을 스핀 코터의 진공 홀더 위에 놓습니다.기판을 홀더에 고정하기 위해 진공을 작동시킵니다. 기판 표면을 덮기에 충분한 양의 에폭시 수지 기반 음성 포토레지스트를 도포합니다. 최종 포토레지스트 두께가 1~250 micron이 되도록 2단계 스핀 코팅 시퀀스를 실행합니다.홀더에서 기판을 분리합니다. 핀셋을 사용하여 박막이 손상되지 않도록 주의하며 기판을 95 °C 핫플레이트로 옮깁니다. 포토레지스트의 두께에 따라 기판을 95 °C에서 1분에서 40분 동안 베이킹합니다.소프트 베이크 중에 포토리소그래피 UV 시스템을 켜고 노광 시간을 12초로 설정하십시오. 소프트 베이크가 완료되면 기판을 UV 시스템으로 옮기십시오. 진공 마스크 홀더를 사용하여 패턴 마스크를 고정하십시오.마스크가 장착된 마스크 홀더를 UV 노광 시스템에 배치합니다. 포토레지스트가 코팅된 기판을 UV 노광 시스템의 스테이지 위에 놓습니다. 패턴 마스크로 기판을 덮고, 마스크를 기판에 밀착시켜 가볍게 누릅니다.설정된 시간 동안 기판에 UV 광선을 조사한 다음, 기판에서 마스크를 분리합니다. 포토레지스트의 두께에 따라 95 °C에서 1분에서 15분 동안 노광 후 베이크(post-exposure bake)를 수행합니다. 용기를 부드럽게 흔들면서 기판을 적절한 현상액에 1분에서 20분 동안 담급니다. 질소 가스 또는 압축 공기 흐름 아래에서 패턴이 형성된 웨이퍼를 건조합니다.현미경을 사용하여 50배 배율로 웨이퍼를 검사하여 원하는 패턴이 잘 형성되었는지 확인합니다. 그 다음, 패턴이 형성된 웨이퍼를 가압식 개방형 튜브로(tube furnace)에 넣습니다. 시퀀스의 처음 15분 동안은 유량을 분당 튜브로 부피의 1.5배로 설정하고, 나머지 시퀀스 동안은 분당 튜브로 부피로 설정합니다.분당 5 °C의 속도로 300 °C까지 승온하고 300 °C에서 1시간 동안 유지한 다음, 동일한 속도로 900 °C까지 승온하여 1시간 동안 유지하고, 이어서 분당 10 °C의 속도로 300 °C까지 냉각하도록 시퀀스를 설정합니다. 그런 다음 가열 및 냉각 시퀀스를 실행합니다. 시퀀스가 완료되면 질소 가스 흐름 하에서 열분해된 시료가 상온으로 냉각될 때까지 기다립니다.그런 다음, 전기로와 가스 흐름을 끕니다. 이어서 전기로에서 열분해된 시료를 조심스럽게 꺼내어 특성 분석을 진행합니다. 모발 유래 3D 탄소 구조체 제작을 시작하려면, 인모 시료를 탈이온수로 세척하십시오.질소 가스 흐름 하에서 모발 샘플을 건조합니다. 실리콘 웨이퍼 또는 세라믹 보트를 준비합니다. 웨이퍼 위나 보트 안에 개별 모발을 원하는 형태로 배치합니다.실리콘 웨이퍼를 사용하는 경우, 에폭시 기반 폴리머를 사용하여 모발을 웨이퍼에 고정하십시오. 그런 다음, 시료를 양 끝이 열린 가압 튜브 전기로에 넣으십시오. 열분해 시퀀스를 실행하여 시료를 먼저 안정화한 후 탄화시키십시오.질소 기류 하에서 시료를 실온까지 냉각하십시오. 그 다음, 필요한 경우 핀셋을 사용하여 가열로에서 시료를 조심스럽게 꺼낸 후 특성 분석을 진행하십시오. 모발 유래 탄소 마이크로섬유는 모발 시료의 초기 배열에 따라 다양한 패턴으로 제작되었습니다.열분해 전후로 에너지 분산형 X선 분광법(Energy-dispersive X-ray spectroscopy)과 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 수행하였다. 열분해 후 라만 스펙트럼에서는 D 밴드와 G 밴드에 해당하는 두 개의 피크만 나타났다. 피크 간의 강도 비율은 미세구조가 주로 유리상 탄소(glassy carbon)로 구성되어 있음을 나타냈다.순수 탄소, 탄소 나노튜브 또는 모발 유래 탄소 섬유를 사용하여 전기화학 센서를 제작하였습니다. 도파민 및 아스코르브산 용액의 순환 전압전류법 분석 결과, 모발 유래 탄소 섬유를 포함한 전극이 순수 탄소에 비해 향상된 성능을 보였으나, 탄소 나노튜브의 성능에는 미치지 못했습니다. 탄소 MEMS에 관한 이 짧은 영상이 여러분이 직접 이 공정을 탐구하는 데 많은 영감을 주기를 바랍니다.실제로 이 간단한 공정을 통해 파생될 수 있는 응용 분야는 매우 많습니다. 이는 새로운 배터리, 새로운 연료 전지, 새로운 센서 등에 이릅니다. 어쩌면 실리콘을 대체하여 가장 중요한 MEMS 재료가 될 수도 있을 것입니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

진단 도구를 개발하기 위해 마이크로 전자 기계 시스템 (MEMS)를 사용

우리는 세 차원 세포 배양을위한 다공성 고분자 칩의 microfabrication 두 가지 프로세스를 제시한다. 첫 번째는 용매 증기 용접 공정과 결합 핫 엠보싱입니다. 두 번째는 생산의 중요한 단순화하기 위해 선도적인 이온 트랙 기술과 함께 최근에 개발된 microthermoforming 프로세스를 사용합니다.

입체 세포 배양을위한 칩 크기의 공사장 공중 발판의 Microfabrication

이 프로토콜에서는, 우리는 기술의 기반이되는 수직 전이 게시물의 마이크로 액추에이터 어레이의 제조 방법 및이 기본 기술이 모두 2 차원 입체 문화에 높은 처리량 기계 역동적인 세포 배양을 실시하도록 수정할 수 있습니다을 증명 패러다임.

기계 다이나믹 셀 문화 Microfabricated 플랫폼

우리는 수직으로 정렬된 탄소 나노튜브 (CNTs) 및 조직 nanoscale 표면 텍스처와 폴리머 microstructures 생산을위한 마스터 금형 등 자신의 이용 패턴 microstructures의 제조를위한 방법을 제시. CNT 숲이 크게 자신의 패킹 밀도를 증가 및 3D 형상의 자기 지향성 형성을 가능하게 기판, 위에 용매의 응축에 의해 densified됩니다.

3D 카본 나노튜브 Microstructures의 제조, Densification 및 복제 성형

본질적으로 낮은 스퀴즈 필름 댐핑 조건으로 긴 정착 시간에 프린 징 필드 MEMS 정전 작동기 결과 견고한 장치 설계는 종래의 공정을 사용하여 바이어스 스위칭 동작을 수행 할 때. 간에 전환 할 때 DC-동적 파형과 시간 개선 스위칭 실시간 언저리 필드의 안정화 시간을 감소 MEMS 액추에이터로 다운 - 업 및 다운으로 가동 상태.

실시간 DC-동적 바이어스 방법 심각하게 부족 감쇠 프린 징 필드 정전기 MEMS 엑츄에이터에서 시간 개선을 전환하기위한

이 논문은 미세 전자 기계 시스템 (MEMS) 구조 및 장치의 유연한 제작을위한 3D 첨가제 micromanufacturing 전략 (라고 '마이크로 벽돌')을 소개합니다. 이 접근법은 급속 열 어닐링 사용 재료 본딩 기술과 함께 마이크로 / 나노 스케일 물질의 전사 인쇄 기반 어셈블리를 포함한다.

3D 첨가제 Micromanufacturing에 대한 마이크로 벽돌

우리는 MEMS 장치의 검사 및 특성화를위한 소형 반사 디지털 홀로 그래픽 시스템 (CDHM)을 제시한다. 자연의 기하학적 배율을​​ 제공 발산 입력 파를 사용하는 렌즈없는 디자인이 설명된다. 모두 정적 및 동적 연구가되게됩니다.

MEMS 검사 및 특성화를위한 소형 렌즈가없는 디지털 홀로그램 현미경

레이저 도플러 신발 (LDV), 튜닝, 튜닝 기능, 및 장치 실패 및 stiction, 회피의 수정 하는 주파수 측정을 포함 하 여를 사용 하는 고정-고정 빔 디자인에 대 한 프로토콜 제공 됩니다. 네트워크 분석기를 통해 LDV 방법의 우수성 때문에 그것의 더 높은 모드 기능 시연입니다.

설계 및 효율적인 넓은 범위 가변 MEMS 필터 특성 방법론

UV crosslinkable hydrogels 처리 첨가제 제조 전략 개발 되었습니다. 이 전략 ﹙ 하이드로 겔 구조의 레이어, 레이어 조립 뿐만 아니라 저조한 자석 회전에 반응 하는 움직이는 구성 요소를 포함 하는 통합된 장치 독립적인 구성 요소, 어셈블리 허용 한다.

첨가제 제조 기술은 자석으로 응답 구성 요소와 히드로 기반 Micromachines의 손쉬운 고 빠른 제작을 위해

이 기사에서는 생물 의학, 생체 모방 및 연질 로봇 응용 분야에서 액추에이터를 위한 이온 전기 역학 활성 복합 재료의 빠르고 간단한 제조 공정에 대해 설명합니다. 주요 제작 단계, 액추에이터의 최종 특성에 대한 중요성 및 일부 주요 특성화 기술에 대해 자세히 설명합니다.

탄소 기반 이온 전기 기계적 활성 연액추에이터 제작

배우세요 C-MEMS 공정을 통해 SU-8 폴리머와 인모를 탄소원으로 사용하여 3D 탄소 구조를 제작하는 방법을. 고온 열분해로 중공 유리질 탄소 미세섬유를 만들어 재료과학 및 마이크로전자기계시스템 연구에 활용합니다.

3D 탄소 미세 전자 기계 시스템 (C-MEMS) 제작

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