Procedure voor de overdracht van polymeer folies op poreuze substraten met geminimaliseerde gebreken

Samenvatting

We presenteren een procedure voor een zeer gecontroleerde en rimpelloze overdracht van blokcopolymeer dunne films op poreuze ondersteunings substraten met behulp van een 3D-gedrukte afvoer kamer. De afvoer kamer ontwerp is van algemeen belang voor alle procedures waarbij de overdracht van macromoleculaire films op poreuze substraten, die normaalgesproken met de hand gedaan in een irreproducible mode.

Samenvatting

De fabricage van apparaten met dunne film composiet membranen vereist de overdracht van deze films op het oppervlak van willekeurige ondersteunings substraten. Het volbrengen van deze overdracht in een zeer gecontroleerde, gemechaniseerde, en reproduceerbare manier kan elimineren de oprichting van macroniveau defect structuren (bijv. scheuren, scheuren, en rimpels) binnen de dunne film die compromis prestaties van het apparaat en het bruikbare gebied per monster. Hier beschrijven we een algemeen protocol voor de zeer gecontroleerde en gemechaniseerde overdracht van een polymere dunne film op een willekeurig poreus ondersteunings substraat voor eventueel gebruik als een water filtratie membraan apparaat. Concreet, we fabriceren een blokcopolymeer (BCP) dunne film op de top van een offer, in water oplosbare poly (acrylzuur) (Pauwels) laag en silicium wafer substraat. Vervolgens gebruiken we een op maat ontworpen, 3D-gedrukte Transfer Tool en afvoer kamersysteem te deponeren, Lift-off, en de overdracht van de BCP dunne film op het centrum van een poreuze geanodiseerd aluminiumoxide (AAO) ondersteuning disc. De overgebrachte BCP dunne film is aangetoond dat consequent worden geplaatst op het centrum van de steun oppervlak als gevolg van de begeleiding van de meniscus gevormd tussen het water en de 3D-gedrukte plastic afvoer kamer. We vergelijken ook onze gemechaniseerde Transfer-verwerkte dunne films naar degenen die zijn overgedragen met de hand met het gebruik van een pincet. Optische inspectie en beeldanalyse van de overgedragen dunne films uit het gemechaniseerde proces bevestigen dat er weinig-tot-geen macroniveau niet of plastic vervormingen worden geproduceerd, in vergelijking met de veelheid van tranen en rimpels geproduceerd uit handmatige overdracht met de hand. Onze resultaten suggereren dat de voorgestelde strategie voor dunne film overdracht kan verminderen gebreken in vergelijking met andere methoden in vele systemen en toepassingen.

Inleiding

Thin film en nanomembrane-gebaseerde apparaten hebben onlangs garnered brede belangstelling als gevolg van hun potentieel gebruik in een breed scala van toepassingen, variërend van flexibele fotovoltaïsche en fotonica, opvouwbare displays, en draagbaar elektronica^{1, 2 , 3}. een vereiste voor de fabricage van deze verschillende soorten apparaten is de overdracht van dunne films naar de oppervlakken van willekeurige substraten, die blijft uitdagend als gevolg van de kwetsbaarheid van deze films en de frequente productie van macroniveau defect structuren, zoals rimpels, scheuren,....

Protocol

1. fabricage van de overdracht tool en afvoer kamersysteem

1. Bijgevoegd (aanvullende bestanden 1, 2) is de engineering tekening voor de afvoer kamer assemblage bestaande uit twee delen: boven-en onderkant. Model dit apparaat volgens de specificaties van het gewenste systeem (bijv. de buitendiameter van het ontvangende substraat) en Exporteer als STL-bestand voor 3D-afdrukken.
2. Voor het bovenste deel, gebruik maken van een gloeidraad printer van keuze en print in de laagste resolutie mogelijk, inclusief steigers waar nodig. Voldoen aan de aanbevolen parameters van de printer. Het is ook aanbevolen dat het bovenste deel....

Resultaten

De BCP membraan monsters werden gefabriceerd volgens de eerder beschreven procedure⁹. De monsters werden geplaatst op de lip van de laad-arm van de 3D-gedrukte Transfer Tool (Figuur 1, links) en vervolgens verlaagd, met een laboratorium aansluiting, op de oprit van de 3D-gedrukte afvoer kamer gereedschap (Figuur 1, rechts). Een opofferings laag van poly (acrylzuur) (Pauwels) tussen de BCP membraan en de on.......

Discussie

Hoewel veel van de stappen die in dit protocol zijn van cruciaal belang voor het succes van de dunne film overdracht, de aard van de op maat ontworpen 3D gedrukte afvoer kamer zorgt voor een brede flexibiliteit, volgens de specifieke eisen van de gebruiker. Bijvoorbeeld, als de ontvanger substraat heeft een grotere diameter dan de 25-mm-diameter AAO schijven gebruikt in deze studie, de afvoer kamer kan adequaat worden aangepast aan de nieuwe specificaties te passen. Er zijn echter bepaalde aspecten van het protocol die n.......

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
35% natriumpolyacrylzuur oplossing	Sigma Aldrich	9003-01-4
Amicon Stirred Cell model 8010 10mL	Millipore	5121
Geanodiseerd aluminiumoxide, 0.2u dikte, 25mm diameter	Sigma Aldrich	WHA68096022
o ring neopreen 117	Grainger	1BUV7
Objet500 Connex3 3D Printer	Stratasys
Onshape 3D software	onshape
Polymelkzuur filament	Ultimaker
ultimaker3 3d filament printer	Ultimaker
Vero Family afdrukbare materialen	Stratasys