Name: Skalowalne drukowanie pieczątek i produkcja powierzchni hemiwickingowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-12-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 16 s
Description: Poznaj skalowalną metodę drukowania pieczątek i produkcji powierzchni hemiwickingowych z wykorzystaniem PDMS. Technika umożliwia efektywne badanie dynamiki mikrofluidów i wpływu nanostruktur na zachowanie cieczy.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Ten materiał jest oparty na badaniach częściowo sponsorowanych przez Biuro Badań Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych w ramach grantu nr N00014-15-1-2481 oraz National Science Foundation w ramach grantu nr 1653396. Poglądy i wnioski zawarte w niniejszym dokumencie są poglądami autorów i nie powinny być interpretowane jako reprezentujące oficjalną politykę lub poparcie, wyrażone lub dorozumiane, Biura Badań Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, Narodowej Fundacji Nauki lub rządu Stanów Zjednoczonych.

1. Utwórz mapę wzorców
<ol>
	<li>Korzystając z edytora graficznego, utwórz żądany wzór dla struktur hemiwicking reprezentowanych jako obraz bitmapowy. 
	UWAGA: Niektóre parametry projektowe odprowadzania wilgoci (np. nachylenie kąta, gradient głębokości) można uzależnić od wartości skali szarości przypisanych do każdego piksela. Te wartości skali szarości są następnie edytowane w celu zmodyfikowania żądanego parametru.</li>
	<li>Zapisz mapę bitową jako przenośną grafikę sieciową (.png) i umieść plik w łatwo dostępnym folderze.</li>
</ol>
2. Umieszczanie plastiku do stemplowania do formowania
<ol>
	<li>Zacznij od przesunięcia bitu do stemplowania z dala od miejsca pracy, aby uniknąć przypadkowego kontaktu, który może spowodować złamanie końcówki (przemieszczenie +z, <silna klasa="xfig">Rysunek 1).</li>
	<li>Przymocuj plastikową formę do tłoczenia/wafel do płyty nośnej w celu późniejszego stemplowania na etapie translacji x, y (patrz <silna klasa = "xfig" > Rysunek 1). Przymocuj próbkę/płytkę nośną do zmotoryzowanego stolika do tłoczenia x, y (<silna klasa="xfig">Rysunek 1)</li>
	<li>Wyrównaj środek plastikowej formy/wafla z osią tłoczenia bitu do tłoczenia. Osiąga się to poprzez skomputeryzowane przemieszczenia ±x i ±y za pomocą zmotoryzowanego stolika do tłoczenia x, y.</li>
	<li>Przełóż bit do tłoczenia w kierunku plastikowej formy/płytki (przemieszczenie -z, <silna klasa = "xfig" >Rysunek 1), aż wiertło do tłoczenia prawie zetknie się z powierzchnią formy/wafla</li>.
</ol>
3. Tłoczenie próbki plastiku do formowania PDMS
<ol>
	<li>Korzystając ze skomputeryzowanego programu do kontroli tłoczenia, ustaw odległość między bitem do tłoczenia (końcówką) a powierzchnią plastikowej formy/wafla</li>.
	<li>Przesuwaj wiertło do tłoczenia małymi krokami (-δz przemieszczeniem, <silna klasa="xfig">Rysunek 1) w kierunku powierzchni próbki, aż oprzyrządowanie zetknie się z tworzywem sztucznym. 
	UWAGA: Wiertło powinno tylko lekko stykać się z powierzchnią.</li>
	<li>Po zetknięciu się z bitem stemplującym należy odsunąć go od próbki, aby uniknąć ewentualnego kontaktu wiertła z próbką podczas późniejszej translacji (δz ≈ 100 μm).</li>
	<li>Przypisz odległość pikseli (w mikronach), maksymalną i minimalną głębokość wnęki (w mikronach), maksymalny i minimalny kąt (w stopniach), początkową pozycję pikseli x i y wzoru oraz próg pikseli dla dowolnego wzoru połączonego w skali szarości dla procedury stemplowania.</li>
	<li>Prześlij mapę wzorca (utworzoną w kroku 1.1), która ma być odczytana przez program. Na podstawie odległości pikseli i mapy wzorów, lokalizacje wszystkich stempli są wysyłane do silników krokowych.</li>
	<li>Upewnij się, że laser grzewczy jest skupiony na końcówce wiertła do tłoczenia i aktywuje się tylko wtedy, gdy wiertło do tłoczenia porusza się w kierunku i do plastikowej formy.</li>
	<li>Utwórz wgłębienia, wciskając wiertło w plastik, postępując zgodnie z mapą wzorów, aby uzyskać pożądany wzór hemiwickingu.</li>
	<li>Usuń wytłoczoną plastikową formę w celu późniejszego wykończenia powierzchni i polerowania.</li>
	<li>Wypoleruj powierzchnię plastikowej formy za pomocą drobniejszego papieru ściernego na mokro/na sucho o ziarnistości 9000. 
	UWAGA: Alternatywnie można użyć ścierniwa z mikrosiatkami, aby zapewnić usunięcie osadów powierzchniowych, które powodują kratery wokół filarów w formie PDMS.</li>
</ol>
4. Utwórz formowanie PDMS
<ol>
	<li>Do zlewki wlać 2 g bazy elastomerowej i 0,2 g utwardzacza elastomerowego i dokładnie mieszać przez 3 minuty.</li>
	<li>Umieść mieszaninę w opróżnionej komorze, aby uwolnić wszelkie pęcherzyki powietrza uwięzione w mieszaninie; ten krok może wymagać wielokrotnego powtórzenia. 
	UWAGA: W przypadku próbek o różnych wymaganiach dotyczących objętości należy dostosować ilość bazy i utwardzacza zgodnie z potrzebami, zachowując proporcje 10:1.</li>
	<li>Umieść wytłoczoną plastikową formę w pojemniku o ściankach, najlepiej niewiele większym niż zewnętrzna średnica formy, aby nastąpiło utwardzenie.</li>
	<li>Wlej mieszaninę PDMS wolną od kieszeni powietrznych na wytłoczony plastik i do pojemnika. Wlej spiralę, zaczynając od środka stemplowanego obszaru, aby spróbować rozprowadzić mieszaninę PDMS tak równomiernie, jak to możliwe.</li>
	<li>Powtórz krok 4.2 dla wszelkich kieszeni powietrznych, które mogły powstać w wyniku wylania mieszaniny na wytłoczony wzór. Umieść mieszaninę PDMS i plastikowy element z wytłoczonym wzorem na płycie grzejnej i podgrzewaj zespół w temperaturze 100 °C przez 15 minut. Następnie podgrzewać przez dodatkowe 25 minut w temperaturze 65 °C.</li>
	<li>Pozostawić mieszaninę PDMS do ostygnięcia i utwardzenia przez 20 minut przed użyciem.</li>
	<li>Odetnij krawędzie plastiku PDMS od ścianki pojemnika i usuń plastik PDMS z formy. Przechowuj plastikowy PDMS w zakrytym pojemniku, aby uniknąć gromadzenia się cząsteczek kurzu na powierzchni.</li>
</ol>
5. Osadzanie cienkowarstwowego metalu na PDMS
<ol>
	<li>Umieść próbkę PDMS w komorze osadzania, pozostawiając wystarczająco dużo miejsca, aby żaluzja mogła być otwierana i zamykana bez przeszkód.</li>
	<li>Rozhermetyzować komorę osadzania do co najmniej 10 mTorr.</li>
	<li>Włącz system pompy suchej i ustaw prędkość wirowania na 75 kRPM. Pozwól, aby komora osiągnęła ciśnienie rzędu 10-8 Torr. 
	UWAGA: Spowoduje to usunięcie większości zanieczyszczeń z komory; Proces może potrwać do 12 godzin.</li>
	<li>Włącz chłodnicę i zasilacz prądu stałego i ustaw moc na 55 W.</li>
	<li>Lekko otwórz zawór argonowy i zwiększ ciśnienie w komorze do rzędu 10-3 Torr. Ustaw suchy układ pompy na 50 kRPM i poczekaj, aż zostanie osiągnięta ustawiona prędkość.</li>
	<li>Zmniejsz moc do 35 W i rozhermetyzuj komorę do 13 mTorr. Otwórz migawkę, aby zapalić plazmę i uruchom timer. 
	UWAGA: Zapalona plazma powinna wydzielać niebieską, żarzącą się poświatę. Timer powinien być ustawiony dla żądanej grubości warstwy folii. Ustalono, że dla mocy 35 W i ciśnienia około 13 mTorr spodziewana jest szybkość osadzania 7 nm na minutę.</li>
	<li>Po osiągnięciu żądanej grubości folii zamknij migawkę i wyłącz zasilanie.</li>
	<li>Zamknij wszystkie zawory w komorze osadzania i wyłącz system pompy suchej. Poczekaj, aż wentylator pompy suchej całkowicie się zatrzyma.</li>
	<li>Powoli zwiększaj ciśnienie w komorze, aż osiągnie lokalne ciśnienie atmosferyczne i usuń próbkę, przechowując ją do przyszłych eksperymentów.</li>
</ol>

<ol><li>Plawsky, J. L., et al. <a target="_blank" href="https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/15567265.2013.878419">Nano- and Micro-structures for Thin Film Evaporation - A Review.</a> Nanoscale and Microscale Thermophysical Engineering. 18, 251-269 (2014).</li>
<li>Derjaguin, B. V., Churaev, N. V. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0021979778900565">On the question of determining the concept of disjoining pressure and its role in the equilibrium and flow of thin films.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 66, 389(1978).</li>
<li>Ma, H. B., Cheng, P., Borgmeyer, B., Wang, Y. X. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/10.1007%2Fs10404-007-0172-5?LI=true&?from=SL">Fluid flow and heat transfer in the evaporating thin film region.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 4 (3), 237-243 (2008).</li>
<li>Hohmann, C., Stephan, P. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S089417770200122X">Microscale temperature measurement at an evaporating liquid meniscus.</a> Experimental Thermal and Fluid Science. 26 (2-4), 157-162 (2002).</li>
<li>Potask, M. Jr, Wayner, P. C. Jr <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0017931072900580">Evaporation from a two-dimensional extended meniscus.</a> International Journal of Heat Mass Transfer. 15 (10), 1851-1863 (1972).</li>
<li>Panchamgam, S. S., Plawsky, J. L., Wayner, P. C. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0894177706000264">Microscale heat transfer in an evaporating moving extended meniscus.</a> Experimental Thermal and Fluid Science. 30 (8), 745-754 (2006).</li>
<li>Arends, A. A., Germain, T. M., Owens, J. F., Putnam, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+Reflectometry+and+Interferometry+for+Measuring+Thin-film+Thickness+and+Curvature%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Simultaneous Reflectometry and Interferometry for Measuring Thin-film Thickness and Curvature.</a> Review of Scientific Instruments. 89 (5), (2018).</li>
<li>Zhu, Y., Antao, D. S., Lu, Z., Somasundaram, S., Zhang, T., Wang, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prediction+and+characterization+of+dry+out+heat+flux+in+micropillar+wick+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Prediction and characterization of dry out heat flux in micropillar wick structures.</a> Langmuir. 32 (7), 1920-1927 (2016).</li>
<li>Kim, J., Moon, M. W., Kim, H. Y. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-fluid-mechanics/article/dynamics-of-hemiwicking/E42C2F820D7D4EE9BF9CCEA0A7162AAA">Dynamics of hemiwicking.</a> Journal of Fluid Mechanics. 800, 57-71 (2016).</li>
<li>Ding, C., Soni, G., Bozorgi, P., Meinhart, C. D., MacDonald, N. C. <a target="_blank" href="https://www.nsti.org/publications/Nanotech/2009/pdf/706.pdf">Wicking Study of Nanostructured Titania Surfaces for Flat Heat Pipes.</a> Nanotech Conference & Expo. , Houston, TX. (2009).</li>
<li>Chen, R., Lu, M. C., Srinivasan, V., Wang, Z., Cho, H. H., Majumdar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanowires+for+Enhanced+Boiling+Heat+Transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Nanowires for Enhanced Boiling Heat Transfer.</a> Nano Letters. 9 (2), 548-553 (2009).</li>
<li>Kim, B. S., Choi, G., Shim, D. II, Kim, K. M., Cho, H. H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931015306591">Surface roughening for hemi-wicking and its impact on convective boiling heat transfer.</a> International Journal of Heat and Mass Transfer. 102, 1100-1107 (2016).</li>
<li>Mikkelsen, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/21/11/115008/meta">Controlled deposition of sol-gel sensor material using hemiwicking.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 21 (11), (2011).</li>
<li>Haatainen, T., Ahopelto, J. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1238/Physica.Regular.067a00357/meta">Pattern Transfer using Step&Stamp Imprint Lithography.</a> Physica Scripta. 67 (4), 357-360 (2003).</li>
<li>Chou, S. Y., Krauss, P. R., Renstrom, P. J. <a target="_blank" href="http://www.nanonex.com/nanoimprint.pdf">Nanoimprint lithography.</a> Journal of vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. 14 (6), 4129(1996).</li>
<li>Pozzato, A., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167931706000268">Superhydrophobic surfaces fabricated by nanoprint lithography.</a> Microelectronic Engineering. 83 (4-9), 884-888 (2006).</li>
<li>Nair, R. P., Zou, M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S025789720800652X">Surface-nano-texturing by aluminum-induced crystallization of amorphous silicon.</a> Surface and Coatings Technology. 203 (5-7), 675-679 (2008).</li>
<li>Ashby, P. D., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-sensitive+Imaging+and+Interfacial+Analysis+of+Patterned+Hydrophilic+SAM+Surfaces+Using+Energy+Dissipation+Chemical+Force+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Ultra-sensitive Imaging and Interfacial Analysis of Patterned Hydrophilic SAM Surfaces Using Energy Dissipation Chemical Force Microscopy.</a> Journal of the American Chemical Society. 127 (18), 6814-6818 (2005).</li>
</ol>

Autorzy nie mają żadnych ujawnień, o których mogliby wspomnieć w tym artykule.

Wprowadzono metodę tworzenia wzorzystych układów filarów dla struktur hemiwickingowych; Osiąga się to poprzez odciskanie wgłębień na plastikowej płytce za pomocą urządzenia do grawerowania, które podąża za wzorem z bitmapy utworzonej przez użytkownika. Mieszanina PDMS jest następnie wylewana, utwardzana i powlekana cienką warstwą aluminium poprzez osadzanie. Charakterystykę tablicy filarów można dostosować w zależności od wartości skali szarości przypisanej w mapie bitowej zgodnej z tym protokołem. Ten kluczowy ...

Ostatnio wzrosło zainteresowanie możliwością zarówno aktywnego, jak i pasywnego kontrolowania zwilżania, parowania i mieszania płynów. Powierzchnie hemiwickingowe o unikalnej fakturze stanowią nowatorskie rozwiązanie dla technik chłodzenia, ponieważ te teksturowane powierzchnie działają jak pompa płynu (i/lub ciepła) bez ruchomych części. Ten ruch płynu jest napędzany przez kaskadę zdarzeń działania kapilarnego związanych z dynamiczną krzywizną cienkej warstwy cieczy. Ogólnie rzecz biorąc, gdy płyn zwilża stałą powierzchnię, szybko tworzy się zakrzywiona cienka warstwa cieczy (tj. płynny menisk). Grubość płynu i profil krzywizny ewoluują, aż do osiągnięcia minimum energii swobodnej. Dla porównania, ten dynamiczny profil zwilżania może szybko zanikać do grubości dziesiątek nanometrów w skali długości wynoszącej zaledwie kilkadziesiąt mikrometrów. W związku z tym ten obszar przejściowy (film cieczowy) może ulegać znaczącym zmianom w krzywiźnie granicy faz ciecz. Obszar przejściowy (cienkowarstwowy) jest miejscem, w którym wywodzi się prawie cała dynamiczna fizyka i chemia. W szczególności obszar przejściowy (cienkowarstwowy) to obszar, w którym znajdują się maksymalne (1) szybkości parowania, (2) gradienty ciśnienia rozłączania i (3) gradienty ciśnienia hydrostatycznego1,2. W rezultacie, zakrzywione warstwy cieczy odgrywają istotną rolę w transporcie termicznym, separacji faz, niestabilności płynów i mieszaniu płynów wieloskładnikowych. Na przykład, jeśli chodzi o wymianę ciepła, najwyższe strumienie ciepła ścian zaobserwowano w tym wysoce zakrzywionym, przejściowym regionie cienkowarstwowym3,4,5,6,7.
Ostatnie badania nad hemiwickingiem wykazały, że geometria (np. wysokość, średnica, itp.) i rozmieszczenie filarów determinują profil frontu zwilżającego i prędkość płynu przepływającego przez struktury8. Gdy front płynu paruje z końca ostatniej struktury w tablicy, front płynu jest utrzymywany w stałej odległości i krzywiźnie, ponieważ odparowany płyn jest zastępowany przez płyn zmagazynowany w strukturach odprowadzających9. Struktury hemiwickingowe zostały również wykorzystane w rurach cieplnych i na wrzejących powierzchniach w celu analizy i poprawy różnych mechanizmów wymiany ciepła. 10,11,12.
Jedną z metod obecnie używanych do tworzenia struktur odprowadzających wilgoć jest litografia termiczna13. Metoda ta polega na wytłoczeniu pożądanego układu w warstwie rezystancyjnej na próbce formy silikonowej za pomocą stempla z polimeru termoplastycznego, a następnie usunięciu stempla w celu zachowania mikrostruktur. Po usunięciu próbka jest poddawana procesowi reaktywnego trawienia jonowego w celu usunięcia nadmiaru warstwy rezystancji14,15. Proces ten może być jednak wrażliwy na temperaturę wytwarzania struktur odprowadzających wilgoć i obejmuje wiele etapów, które wykorzystują różne powłoki, aby zapewnić dokładność struktur odprowadzających wilgoć16. Prawdą jest również, że techniki litograficzne nie są praktyczne w przypadku tworzenia wzorów w skali makro; Chociaż nadal zapewniają one sposób na tworzenie wzoru mikrostruktur na powierzchni, przepustowość tej procedury jest znacznie daleka od ideału w przypadku reprodukcji na dużą skalę. Biorąc pod uwagę powtarzalne teksturowanie na dużą skalę, takie jak powlekanie wirowe lub zanurzeniowe, istnieje nieodłączny brak kontrolowanego wzoru. Metody te tworzą losowy układ mikrostruktur na powierzchni docelowej, ale mogą być skalowane tak, aby obejmowały znacznie większe obszary niż tradycyjne techniki litograficzne17.
Protokół opisany w tym raporcie próbuje połączyć mocne strony tradycyjnych metod teksturowania, jednocześnie eliminując specyficzne słabości każdej z nich; definiuje sposób wytwarzania niestandardowych struktur hemiwickingowych o różnych wysokościach, kształtach, orientacjach i materiałach w skali makro i z potencjalnie wysoką przepustowością. Można szybko utworzyć różne wzorce odprowadzania wilgoci w celu optymalizacji charakterystyki odprowadzania wilgoci, takiej jak kierunkowa kontrola prędkości płynu, propagacja i mieszanie różnych płynów. Zastosowanie różnych struktur odprowadzających wilgoć może również zapewnić różne profile grubości i krzywizny cienkowarstwowej, które można wykorzystać do systematycznego badania sprzężenia między przenoszeniem ciepła a masą o różnych profilach grubości i krzywizny ciekłej menisku.

<table><tbody><tr><td>NI-DAQ 9403</td><td>National Instruments</td><td>370466AE-01</td><td>Interfejs komunikacyjny między kamerą a przełącznikiem sterującym laserem.</td></tr><tr><td>Przełącznik sterujący</td><td>Crouzet</td><td>GN84134750</td><td>Kontroler do użycia dla lasera, który aktywuje laser na podstawie napięcia wysyłanego przez DAQ.</td></tr><tr><td>Flea Camera</td><td></td><td>FLIR FL3-U3-120S3C-C</td><td>Kamera pcheł służąca do obrazowania wiertła na plastikowej formie.&nbsp;</td></tr><tr><td>Flea Imaging Camera</td><td>Point Grey</td><td>FL3-U3-20E4M-C</td><td>Kamera do pcheł służąca do uzyskiwania bocznych obrazów filarów.</td></tr><tr><td>200 kroków / obr, silnik krokowy 12V-350mA (x2)</td><td>AdaFruit</td><td>324</td><td>Silniki krokowe służą do kontroli głębokości i kąta frezu palcowego.</td></tr><tr><td>10x Cel z korekcją nieskończoności na dużą odległość roboczą</td><td>Mitutoyo&nbsp;</td><td>#46-144</td><td>Cel użyty do uzyskania obrazu boku filarów.</td></tr><tr><td>15x Nieskończony sprzężony, powlekany UV, obiektyw ReflX</td><td>TechSpec</td><td>#58-417</td><td>Obiektyw używany do uzyskania obrazu szczytu filarów.&nbsp;</td></tr><tr><td>72002 0,002D X 0,006 LOC Carbide SQ 2FL Miniaturowy frez palcowy</td><td>Harvey Tools</td><td>72002</td><td>Wiertło, które służyło do tworzenia otworów w plastikowej formie.</td></tr><tr><td>Zasilanie prądem stałym przy 1 kW</td><td>Advanced Energy</td><td>MDX-1K</td><td>Służy do zasilania napylarki do osadzania.&nbsp;</td></tr><tr><td>Pompa Turbo-V 70LP Nacro Torr</td><td>Varian</td><td>9699336</td><td>Turbo Pump służy do obniżania ciśnienia wewnątrz komory osadzania.</td></tr><tr><td>2000mw, 405nm Laser skupiający niebieskie światło o dużej mocy</td><td>WDLasers</td><td>KREE</td><td>Laser do podgrzewania próbek</td></tr><tr><td>5,875 "ID Eksykator z przyłączami rurowymi 0,25" Eksykator</td><td>McMaster-Carr</td><td>2204K5</td><td>PDMS</td></tr><tr><td>SYLGARD 184 Elastomer silikonowy, zestaw 0,5 kg</td><td>Dow-Corning</td><td>4019862</td><td>Zestaw PDMS służył do wykonania podstawy.</td></tr><tr><td>Membranowa sprężarka powietrza / pompa próżniowa</td><td>Gast</td><td>DOL-701-AA</td><td>Eksykator Pompa próżniowa</td></tr><tr><td>Zmotoryzowane stopnie liniowe (2x)</td><td>Standa</td><td>8MT175</td><td>Silniki krokowe używane do sterowania płytką próbki w kierunku x i y.&nbsp;</td></tr><tr><td>Niezamontowane poistywne dublety achromatyczne o średnicy 2", pokryte AR: 400-700 nm</td><td>ThorLabs</td><td>AC508-150-A</td><td>Achromat został użyty w celu uzyskania obrazów boków filarów.</td></tr><tr><td>Pchła 3 Mono&nbsp; Aparat fotograficzny, 2448 x 2048 pikseli</td><td>Point Grey</td><td>FL3-GE-50S5M-C</td><td>Kamera pcheł używana do naśladowania szczytu filarów.</td></tr><tr><td>Cyfrowy przetwornik próżni</td><td>Thyrcont Vacuum Instruments</td><td>4940-CF-212734</td><td>Służy do monitorowania ciśnienia w komorze osadzania.</td></tr><tr><td>Zbiornik argonu pod ciśnieniem Resovoir</td><td>Airgas</td><td>AR RP300</td><td>Gaz stosowany w procesie osadzania.</td></tr><tr><td>Etap translacji 1D</td><td>Newport Corporation</td><td>TSX-1D</td><td>Stolik translacyjny używany do przesuwania kamery w celu ustawienia ostrości na frezie palcowym.&nbsp;</td></tr><tr><td>Cylindryczny uchwyt laserowy (x2)</td><td>Newport Corporation</td><td>ULM-TILT-M</td><td>Uchwyt laserowy służył do przesuwania kamery w celu ustawienia ostrości na frezie palcowym.</td></tr><tr><td>Agregat chłodniczy z pompą odśrodkową, 120 V, 60 Hz</td><td>Polyscience</td><td>LS51MX1A110C</td><td>Agregat chłodniczy używany do montażu osadzania.</td></tr><tr><td>Alcatel Adixen 2010SD XP, silnik przeciwwybuchowy, rotacyjna łopatkowa pompa próżniowa, 1-fazowe</td><td>produkty idealnej próżni</td><td>210SDMLAM-XP</td><td>Pompa próżniowa używana do montażu osadzania.&nbsp;</td></tr><tr><td>Wentylator, 105 CFM, 115 V (x2)</td><td>Comair Rotron</td><td>MU2A1</td><td>Wentylator służący do chłodzenia niektórych elementów zespołu osadzania.</td></tr></tbody></table>

skalowalne drukowanie pieczątek i produkcja powierzchni hemiwickingowych

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

Hemiwicking to proces, w którym płyn zwilża wzorzystą powierzchnię ponad jej normalną długość zwilżania w wyniku połączenia działania kapilarnego i wchłaniania. To zjawisko zwilżania jest ważne w wielu dziedzinach technicznych, od fizjologii po inżynierię lotniczą i kosmiczną. Obecnie istnieje kilka różnych technik wytwarzania struktur hemiwickich. Te konwencjonalne metody są jednak często czasochłonne i trudne do skalowania w przypadku dużych obszarów lub trudne do dostosowania do określonych, niejednorodnych geometrii wzorów. Prezentowany protokół zapewnia naukowcom prostą, skalowalną i opłacalną metodę wytwarzania powierzchni hemiwickowych z mikrowzorami. Metoda ta wytwarza struktury odprowadzające wilgoć poprzez zastosowanie drukowania stemplowego, formowania polidimetylosiloksanu (PDMS) i cienkowarstwowych powłok powierzchniowych. Protokół został zademonstrowany dla hemiwickingu etanolem na matrycach mikrofilarowych PDMS pokrytych cienką folią aluminiową o grubości 70 nm.

Rysunek 1 przedstawia schemat działania mechanizmu stemplowania służącego do tworzenia formy dla struktur knotujących na formie plastikowej. Aby zbadać jakość aparatury stemplującej w procesie wytwarzania folii knotujących, stworzono dwie różne macierze filarów w celu analizy ich jakości pod kątem przyszłych eksperymentów z knotowaniem. Badane aspekty aparatury obejmowały dokładność wysokości filarów (z gradientem głębokości i bez niego), jakość filarów po fo...

Prosty protokół jest dostępny do wytwarzania struktur hemiwickich o różnych rozmiarach, kształtach i materiałach. Protokół wykorzystuje kombinację fizycznego tłoczenia, formowania PDMS i cienkowarstwowych modyfikacji powierzchni za pomocą popularnych technik osadzania materiałów.

Skalowalne drukowanie pieczątek i produkcja powierzchni hemiwickingowych

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie dynamiki mikropłynów, takie jak wpływ nanostruktur na powierzchnię na profil cienkiej warstwy i prędkość odprowadzania wilgoci. Główną zaletą tej techniki jest to, że zapewnia metodę wytwarzania różnych układów filarów odprowadzających wilgoć w sposób efektywny kosztowo i czasowo. Procedurę zademonstruje Thomas Germain, doktorant z naszego laboratorium.Aby rozpocząć, przygotuj urządzenie do stemplowania do protokołu. Podstawowe szczegóły tego urządzenia do tłoczenia znajdują się na tym schemacie. Płyta nośna podtrzymująca formę jest zamontowana na stoliku XY.Aby wytłoczyć plastik, stolik Theta-Z porusza się o mikro bit. Laser podgrzewa plastikową formę na końcówce bitu. Oto płyta nośna i wspornik dla wiertła do tłoczenia na odpowiednich etapach.Kamera wideo wyposażona w obiektyw 10x zapewnia widok tłoczenia z punktu obserwacyjnego na bok wędzidła. Weź płytkę nośną z urządzenia wraz z formą do tłoczenia. Forma to akrylowy dysk o średnicy jednego cala i grubości jednej ósmej cala.Przymocuj formę do tłoczenia do płyty nośnej w celu użycia w urządzeniu. Następnie ręcznie przełóż bit do stemplowania, aby uniknąć jego usz

scalable-stamp-printing-and-fabrication-of-hemiwicking-surfaces

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Opisano nowatorskie podejście umożliwiające analizę wysokiej rozdzielczości interakcji komórek nowotworowych z egzogennym kwasem hialuronowym (HA). Powierzchnie wzorowane są wytwarzane poprzez połączenie chemii karbodiimidowej i mikrodruku kontaktowego.

Powierzchnie z mikrowzorami do badania oddziaływań kwasu hialuronowego z komórkami nowotworowymi

Samoorganizujące się monowarstwy (SAMs) utworzone z długołańcuchowych alkanotioli na złocie stanowią precyzyjnie zdefiniowane podłoża do tworzenia wzorów białkowych oraz ograniczania przestrzeni wzrostu komórek. Mikro kontaktowy druk heksadekanotiolu przy użyciu stempla z polidimetylosiloksanu (PDMS), a następnie wypełnienie wolnych przestrzeni monomerem alkanotiolu zakończonym grupą glikolową, pozwala na uzyskanie wzoru, w którym białka i komórki adsorbują wyłącznie do obszaru z nadrukowanym...

Tworzenie dwuwymiarowych wzorowanych podłoży do ograniczania przestrzeni białek i komórek

Opisano metodę montażu adhezyjnych i rozpuszczalnych gradientów w komorze mikroskopowej do badań migracji żywych komórek. Zaprojektowane środowisko łączy powierzchnie przeciwporostowe i ścieżki adhezyjne z gradientami roztworu, a tym samym pozwala określić względne znaczenie wskazówek naprowadzających.

Tworzenie adhezyjnych i rozpuszczalnych gradientów do obrazowania migracji komórek za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej

Ten artykuł przedstawia strategię mikroprodukcji 3D addytywnej (określanej jako 'mikromurarstwo') do elastycznego wytwarzania struktur i urządzeń systemów mikroelektromechanicznych (MEMS). Podejście to obejmuje montaż materiałów w mikro i nanoskali w oparciu o druk transferowy w połączeniu z technikami szybkiego łączenia materiałów z wykorzystaniem wyżarzania termicznego.

Mikromurarstwo do mikroprodukcji addytywnej 3D

Substraty do hodowli komórkowych funkcjonalizowane mikroskalowymi wzorcami biologicznych ligandów mają ogromną użyteczność w dziedzinie inżynierii tkankowej. W tym miejscu demonstrujemy wszechstronną i zautomatyzowaną produkcję substratów do kultur tkankowych za pomocą wielu, mikrowzorcowych szczotek z poli(glikolu etylenowego) prezentujących ortogonalną chemię, która umożliwia przestrzennie precyzyjną i specyficzną dla miejsca immobilizację ligandów biologicznych.

Wytwarzanie złożonych substratów kulturowych przy użyciu zrobotyzowanego drukowania mikrokontaktowego (R-μCP) i sekwencyjnej substytucji nukleofilowej

Opisana jest realna metodologia oparta na druku transferowym, mająca na celu wprowadzenie plazmonicznych nanostruktur metalowych do ogniw słonecznych.  Wykorzystując nanofilarowe stemple poli(dimetylosiloksanowe), uporządkowany układ nanodysków oparty na Ag zintegrowano ze standardowymi uwodornionymi mikrokrystalicznymi ogniwami słonecznymi Si, co doprowadziło do poprawy wydajności urządzenia dzięki plazmonicznemu pułapkowaniu światła.

Integracja nanostruktur srebra zatrzymujących światło w uwodornionych mikrokrystalicznych krzemowych ogniwach słonecznych za pomocą druku transferowego

Ten protokół opisuje metodologię biodruku przy użyciu zautomatyzowanego zrobotyzowanego systemu deponowania, który łączy wytrawione wskazówki topograficzne z precyzyjnym osadzaniem biotuszu z hydrożelu na komórce. Wydrukowane komórki są dostarczane bezpośrednio do wytrawionych elementów i są w stanie je wyczuć i zorientować się w sytuacji.

Zautomatyzowana zrobotyzowana technika dozowania do prowadzenia powierzchni i biodruku komórek

Opisano metody wytwarzania powierzchni do wzorzystego osadzania pędzli o grubości nanometrów lub usieciowanych warstw o grubości mikronów kopolimeru blokowego azlactonu. Omówiono krytyczne etapy eksperymentalne, reprezentatywne wyniki i ograniczenia każdej metody. Metody te są przydatne do tworzenia funkcjonalnych interfejsów z dostosowanymi cechami fizycznymi i przestrajalną reaktywnością powierzchni.

Wytwarzanie powierzchni reaktywnych za pomocą pędzlowych i usieciowanych warstw kopolimerów blokowych funkcjonalizowanych azlaktonem

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania drukowanych atramentowo wielowarstwowych struktur czujników na podłożach wytwarzanych addytywnie i folii.

Druk hybrydowy do produkcji inteligentnych czujników

Ta metodologia ma na celu zilustrowanie mechanizmów, za pomocą których sygnały macierzy zewnątrzkomórkowej, takie jak sztywność substratu, skład białka i morfologia komórki, regulują fenotyp komórek Schwanna (SC).

Przygotowanie przestrajalnych mikrośrodowisk macierzy zewnątrzkomórkowej w celu oceny specyfikacji fenotypu komórek Schwanna

Poznaj skalowalną metodę drukowania pieczątek i produkcji powierzchni hemiwickingowych z wykorzystaniem PDMS. Technika umożliwia efektywne badanie dynamiki mikrofluidów i wpływu nanostruktur na zachowanie cieczy.

Skalowalne drukowanie pieczątek i produkcja powierzchni hemiwickingowych

Przeglądaj więcej filmów