Name: Nadawanie powierzchniom SiO2/Si omnifobii poprzez rzeźbienie mikrotekstur zatrzymujących gaz, zawierających wnęki lub filary reentrantowe i podwójnie współbieżne (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-02-11T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 2 s
Description: Poznaj protokoły mikrofabrykacji powierzchni SiO₂/Si z mikroteksturami zatrzymującymi gaz, zawierającymi wnęki i filary reentrantowe. Ta metoda umożliwia uzyskanie omnifobii bez chemicznych powłok.

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

HM dziękuje za finansowanie z Uniwersytetu Nauki i Technologii Króla Abdullaha (KAUST).

UWAGA: Tablice wnęk i filarów współbieżnych i podwójnie współbieżnych zostały mikrofabrykowane poprzez dostosowanie wieloetapowego protokołu dla filarów zgłoszonych przez Liu i Kim27. Podjęto środki ostrożności w celu zminimalizowania powstawania pozostałości po szpilkach lub cząstek na naszych powierzchniach, które mogłyby zakłócać przejścia zwilżające36.
MIKROFABRYKACJA JAM 
Ogólnie rzecz biorąc, protokoły mikrowytwarzania wnęk reentrantowych i podwójnie współbieżnych (RC i DRC) składają się z projektowania dwuwymiarowego układu, fotolitografii, ogólnego trawienia krzemionki i specyficznego trawienia krzemu, w zależności od wymaganej końcowej cechy37,38,39,40,41.
1. Projektowanie
<ol>
	<li>Rozpocznij proces mikrofabrykacji od zaprojektowania wymaganego wzoru w oprogramowaniu do układu42. Przykład takiego oprogramowania znajduje się na liście materiałów.</li>
	<li>Korzystając z oprogramowania, utwórz nowy plik. Narysuj komórkę elementarną składającą się z okręgu o średnicy D = 200 μm. Skopiuj i wklej ten okrąg z odległością od środka do środka (skokiem) L = 212 μm, aby utworzyć tablicę okręgów w kwadratowym fragmencie o powierzchni 1 cm2 (<silna klasa="xfig">Rysunek 2).</li>
	<li>Narysuj okrąg o średnicy 100 mm (4 cale). Umieść kwadratową tablicę o wymiarach 1 cm2 wewnątrz okręgu i powiel ją, aby utworzyć siatkę kwadratowych tablic 4 x 4. Cechy wewnątrz okręgu zostaną przeniesione na 4-calowe wafle (<silna klasa="xfig">Rysunek 2).</li>
	<li>Eksportuj plik projektu do żądanego formatu dla systemu zapisu masek (np. format GDSII).</li>
</ol>
2. Czyszczenie wafli
<ol>
	<li>Wyczyść płytkę krzemową o średnicy 4 cali, orientacji <100> i warstwie tlenku termicznego o grubości 2,4 μm (patrz Lista materiałów) w roztworze piranii przez 10 minut. Roztwór piranii zawiera kwas siarkowy (H2SO4,96%): nadtlenek wodoru (H2O2,30%) w stosunku objętościowym 3:1 i utrzymuje się w temperaturze T = 388 K.</li>
	<li>Opłucz wafel wodą dejonizowaną i odwiruj w środowisku azotu (N2).</li>
</ol>
3. Fotolitografia
<ol>
	<li>Pokryj płytkę heksametylodylazanem (HMDS) za pomocą osadzania w fazie gazowej, aby poprawić przyczepność do fotorezystu. Zapoznaj się z Tabelą 1, aby uzyskać szczegółowe informacje na temat procesu.</li>
	<li>Zamontuj wafel na 4-calowym uchwycie próżniowym w powlekarce wirowej. Przykryj wafel fotorezystem AZ-5214E. Za pomocą powlekarki wirowej równomiernie rozprowadzić fotorezystor na powierzchni w postaci warstwy o grubości 1,6 μm. Patrz Tabela 2, aby zapoznać się z parametrami powlekania wirowego.</li>
	<li>Piecz wafel pokryty fotorezystem na płycie grzejnej utrzymywanej w temperaturze 110 °C przez 120 s.</li>
	<li>Przenieś wafel do systemu bezpośredniego pisania i wystaw go na działanie promieniowania UV przez 55 ms (rozmycie: +5). Ten krok przenosi pożądany projekt na AZ-5214E (używany w tonie pozytywowym; patrz Lista materiałów) (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 2).</li>
	<li>Umieść naświetloną promieniami UV płytkę na szklanej szalce Petriego zawierającej wywoływacz AZ-726 na 60 sekund, aby cechy się rozwinęły. Szczegółowe informacje można znaleźć na liście materiałów.</li>
	<li>Wyjmij wafel z roztworu wywoływacza i delikatnie spłucz wodą dejonizowaną (DI), aby usunąć nadmiar wywoływacza. Wirować suszyć wafel w środowisku N2. Kroki te są przedstawione w Rysunek 3A–C.</li>
</ol>
UWAGA: Na końcu tego kroku, wzorce projektowe na płytce można zobaczyć pod standardowym mikroskopem optycznym.
4. Anizotropowe trawienie warstwy krzemionki (SiO2)
UWAGA: Celem tego kroku jest całkowite usunięcie warstwy krzemionki (o grubości 2,4 μm), która została odsłonięta podczas fotolitografii, aby odsłonić warstwę krzemu znajdującą się pod spodem.
<ol>
	<li>Po fotolitografii przenieś płytkę do systemu trawienia jonami reaktywnymi (RIE) z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP), który wykorzystuje mieszaninę gazów oktafluorocyklobutanu (C4,F8) i tlenu (O2) do wytrawiania krzemionki pionowo w dół (trawienie anizotropowe).</li>
	<li>Uruchom proces ICP-RIE na około 13 minut, aby wytrawić odsłoniętą warstwę krzemionki. Zapoznaj się z parametrami ICP-RIE w tabeli 3. Na tym etapie warstwa fotorezystu jest również całkowicie wytrawiana (<silna klasa="xfig">Rysunek 3C–D).</li>
	<li>Aby upewnić się, że grubość warstwy krzemionki wewnątrz pożądanych wzorów zostanie zmniejszona do zera, tak aby warstwa krzemu była odsłonięta, zmierz grubość pozostałej krzemionki za pomocą reflektometru. Dostosuj czas trwania kolejnego okresu trawienia w oparciu o grubości warstw krzemionki (szczególnie w wzorach i wokół nich).</li>
</ol>
UWAGA: Reflektometr został użyty do zmierzenia grubości pozostałej warstwy krzemionki43. Alternatywnie można również użyć innych narzędzi, takich jak elipsometr lub interaktywny wykres kolorów do przewidywania koloru SiO2 i grubości44,45.
Procedury opisane w krokach 1 i 4 są wspólne zarówno dla ubytków reentrant, jak i podwójnie reentrantowych. Jednak protokoły trawienia dla warstwy krzemu są różne i są opisane poniżej:
5. Ubytki współbieżne
<ol>
	<li>Anizotropowe wytrawianie krzemu
	<ol>
		<li>Po wytrawieniu warstwy krzemionki przenieś wafel do głębokiego systemu ICP-RIE w celu wytrawienia krzemu. Pierwszy etap składa się z anizotropowej metody trawienia na bazie fluoru, znanej jako proces Boscha, która wytrawia krzem pionowo w dół, tworząc prostą ścianę. 
		UWAGA: W procesie Boscha wykorzystuje się gazy C4F8 i sześciofluorek siarki (SF6) w komorze reakcyjnej: osadzanie C4F8 tworzy warstwę pasywacyjną, podczas gdy SF6 wytrawia krzem pionowo w dół. W ten sposób proces Bosch umożliwia mikrowytwarzanie głębokich rowów w krzemie o wysokich proporcjach.</li>
		<li>Uruchom ten proces przez pięć cykli, co odpowiada głębokości trawienia krzemu ≈ 2 μm. Parametry procesu podano w tabeli 4.</li>
		<li>Wyczyść wafel w roztworze piranii przez 10 minut, aby usunąć wszelkie pozostałości procesu Bosch. Opłucz wafel wodą DI i odwiruj w środowisku N2 (<silna klasa = "xfig" > Rysunek 3E).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Izotropowe wytrawianie krzemu: Aby stworzyć cechę współbieżności, należy wykonać wytrawianie izotropowe, które stworzyłoby podcięcie pod warstwą krzemionki. Zwis 5 μm można uzyskać, wytrawiając warstwę krzemu za pomocą SF6 przez 2 minuty i 45 s (<silna klasa="xfig">Rysunek 3F). Zapoznaj się z tabelą 5, aby zapoznać się z parametrami procesu.</li>
	<li>Anizotropowe wytrawianie krzemu: Po utworzeniu cech współbieżnych dostosuj głębokość wnęk w procesie Boscha (krok 5.1). 
	UWAGA: Aby mikrowytwarzać wnęki o głębokości hc ≈ 50 μm, wymagane jest 160 cykli procesu Bosch (<silna klasa="xfig">Rysunek 3G, Tabela 4).</li>
	<li>Czyszczenie i przechowywanie wafli
	<ol>
		<li>Oczyść wafel za pomocą roztworu piranii zgodnie z opisem w kroku 2. Po tym etapie wafel staje się superhydrofilowy, charakteryzujący się kątami zwilżania wody, θo ≈ 0°.</li>
		<li>Przechowywać wafel na szklanej szalce Petriego i umieścić w czystym piecu próżniowym utrzymywanym w temperaturze T = 323 K i podciśnieniu PVac = 3,3 kPa przez 48 godzin, po czym wewnętrzny kąt działania warstwy krzemionki ustabilizuje się do θo ≈ 40°.</li>
		<li>Próbki należy przechowywać w czystej komorze wyposażonej w zewnętrzny przepływ azotu (99%), gotowe do dalszej charakterystyki.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
6. Podwójnie współtrwające wgłębienia
<ol>
	<li>Anizotropowe wytrawianie krzemu: Aby utworzyć podwójnie wklęsłe wgłębienia, wykonaj kroki 1, 2, 3, 4 i 5.1 (patrz <silna klasa="xfig">Rysunek 4A–E).</li>
	<li>Izotropowe trawienie krzemu 
	Aby utworzyć cechy podwójnie współbieżne, należy najpierw utworzyć cechy współbieżne. Aby to osiągnąć, wykonaj trawienie izotropowe, aby utworzyć podcięcie pod warstwą krzemionki. Wytrawiaj warstwę krzemu za pomocą SF6 przez 25 s (<silna klasa="xfig">Rysunek 4F). Zapoznaj się z tabelą 5, aby zapoznać się z parametrami procesu. Następnie wyczyść wafel roztworem piranii zgodnie z opisem w kroku 2.</li>
	<li>Wzrost tlenków termicznych
	<ol>
		<li>Aby uzyskać cechy podwójnie współbieżne, należy wyhodować warstwę tlenku termicznego o długości 500 nm na płytce, używając systemu pieca wysokotemperaturowego (<silna klasa = "xfig">Rysunek 4G).</li>
		<li>Zmierzyć grubość warstwy tlenku za pomocą reflektometru. 
		UWAGA: Utlenianie przeprowadzono poprzez wystawienie próbek na działanie środowiska składającego się z tlenu (O2) i pary wodnej, co doprowadziło do mokrego utleniania krzemu w zamkniętym środowisku w temperaturach w zakresie 800–1 200 °C.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wytrawianie krzemionki: Wykonaj ten sam proces, który opisano w kroku 4, aby wytrawiać krzemionkę pionowo w dół przez 3 minuty. W wyniku trawienia anizotropowego tlenek termiczny (warstwa krzemionki o grubości 500 nm) jest wytrawiany z dala od wnęki, ale pozostawia "zwis" wzdłuż ścian bocznych, który ostatecznie utworzy podwójnie reentrantową krawędź (<silna klasa = "xfig">Rysunek 4H, Tabela 3).</li>
	<li>Anizotropowe wytrawianie krzemu: Powtórz pięć cykli procesu Boscha, aby pogłębić ubytki o ≈ 2 μm (<silna klasa = "xfig">Rysunek 4I, Tabela 5). Ten krok jest niezbędny, aby w następnym kroku usunąć krzem znajdujący się za funkcją podwójnego współbieżności. Oczyść wafel za pomocą roztworu piranii.</li>
	<li>Izotropowe wytrawianie krzemu: Wytrawianie izotropowe krzemu należy wykonywać przez 2 minuty i 30 s, korzystając z parametrów procesu opisanych w tabeli 4. Ten krok tworzy pustą przestrzeń (≈2 μm) za termicznie wyrosłym tlenkiem u wylotu wnęki, prowadząc do podwójnie wklęsłej krawędzi (<silna klasa = "xfig">Rysunek 4J).</li>
	<li>Anizotropowe wytrawianie krzemu: Użyj przepisu procesu Boscha (krok 5.1) przez 160 cykli, aby zwiększyć głębokość wnęk do hc ≈ 50 μm, (<silna klasa = "xfig">Rysunek 4K, Tabela 5).</li>
	<li>Czyszczenie i przechowywanie wafla: Wyczyść wafel za pomocą roztworu piranii i przechowuj zgodnie z opisem w kroku 5.4 powyżej.</li>
</ol>
MIKROFABRYKACJA FILARUS 
Protokół projektowy wytwarzania współbieżnych i podwójnie współbieżnych filarów i "hybryd" (składających się z podwójnie współbieżnych filarów otoczonych ścianami) składa się z trzech kluczowych etapów: przygotowania płytki, wytrawiania krzemionki i specyficznego wytrawiania krzemu. Rysunek 5A–C pokazuje widok z góry projektu układu dla filarów reentrant i podwójnie reentrant, podczas gdy Rysunek 5D–F przedstawia układ tablic hybrydowych. Wybierz opcję ciemnego pola ekspozycji UV, aby naświetlić całą płytkę z wyjątkiem wzoru przy użyciu tego samego fotorezystu (AZ5214E) (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 6A–C i <silna klasa = "xfig" > Rysunek 7A–C). Oprócz tych specyfiki, procesy czyszczenia płytki (krok 2) i trawienia krzemionki (krok 4) są identyczne.
7. Filary Współcześnie
<ol>
	<li>Anizotropowe wytrawianie krzemu: Po fotolitografii, ekspozycji na promieniowanie UV, wywołaniu i wytrawieniu krzemionki o specyficzności dla filarów opisanych powyżej (kroki 1–4), przenieś wafel do głębokiego systemu ICP-RIE w celu wytrawienia warstwy krzemu w procesie Boscha. Ten krok steruje wysokością filarów. Użyj 160 cykli procesu Boscha, aby uzyskać słupki wysokości, hP ≈ 30 μm (<silna klasa="xfig">Rysunek 6E, Tabela 5). Wyczyść wafel zgodnie z opisem w kroku 2.</li>
	<li>Wytrawianie krzemu izotropowego: Wykonuj wytrawianie izotropowe przy użyciu SF6 przez 5 minut, aby utworzyć krawędź wbieżną na filarach (<silna klasa = "xfig">Rysunek 6F, Tabela 4). Wynikowa długość wysięgu wynosi 5 μm.</li>
	<li>Czyszczenie i przechowywanie piranii: Wyczyść wafel za pomocą roztworu piranii i przechowuj zgodnie z opisem w kroku 5.4 powyżej.</li>
</ol>
8. Podwójnie współbieżne filary i hybrydy
<ol>
	<li>Anizotropowe wytrawianie krzemu: Po wytrawieniu SiO2 przenieś wafel do głębokiego systemu ICP-RIE, aby wytrawić Si pod warstwą SiO2. Wykonaj pięć cykli procesu Boscha, który odpowiada głębokości trawienia ≈ 2 μm (<silna klasa="xfig">Rysunek 7E, Tabela 4). Następnie wyczyść płytkę zgodnie z opisem w kroku (2).</li>
	<li>Izotropowe wytrawianie krzemu: Przeprowadzaj wytrawianie izotropowe przy użyciu SF6 przez 16 s, aby utworzyć krawędź współbieżną (Tabela 5, <silna klasa = "xfig">Rysunek 7F). Wyczyść wafel zgodnie z opisem w kroku 2.</li>
	<li>Wzrost tlenku termicznego: Wyhoduj warstwę tlenku termicznego o długości 500 nm na całej płytce za pomocą systemu pieca wysokotemperaturowego, jak opisano w kroku 6.3 (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 7G).</li>
	<li>Wytrawianie krzemionki: Wytrawiaj termicznie wyhodowaną warstwę tlenku (o grubości 500 nm) przez 3 minuty, jak opisano w kroku 6.4 (<silna klasa = "xfig">Rysunek 7H, Tabela 3).</li>
	<li>Anizotropowe wytrawianie krzemu: Powtórz 160 cykli procesu Boscha (Tabela 4), aby zwiększyć wysokość filarów (<silna klasa = "xfig">Rysunek 7I). Wyczyść wafel zgodnie z opisem w kroku 2 powyżej.</li>
	<li>Izotropowe wytrawianie krzemu: Wykonaj wytrawianie izotropowe krzemu przez 5 minut, stosując parametry procesu opisane w tabeli 4. Ten krok tworzy podwójnie współbieżną krawędź (Rysunek 7J). Przestrzeń między trzpieniem filaru a krawędzią podwójnie wklęsłą wynosi ≈2 μm.</li>
	<li>Czyszczenie i przechowywanie wafla: Wyczyść wafel za pomocą roztworu piranii i przechowuj zgodnie z opisem w kroku 5.4 powyżej.</li>
</ol>
Rysunek 8 przedstawia listę procesów stosowanych w mikroprodukcji wnęk i filarów reentrantowych i podwójnie współbieżnych.

Autorzy oświadczają, że nie mają sprzecznych interesów.

W tym miejscu omawiamy dodatkowe czynniki i kryteria projektowe, aby pomóc czytelnikowi w zastosowaniu tych protokołów mikrofabrykacji. W przypadku mikrotekstur ubytków (RC i DRC) wybór skoku ma kluczowe znaczenie. Cieńsze ścianki między sąsiednimi wnękami prowadziłyby do niskiej powierzchni międzyfazowej ciecz-ciało stałe i wysokiej powierzchni międzyfazowej ciecz-para, co prowadziłoby do wysokich pozornych kątów zwilżania34. Jednak cienkie ścianki mogą zagrozić integralności mechanicznej mikrotekstury, na przykład podczas obsługi i charakteryzacji; Niewielkie nadmierne trawienie cienkimi ściankami (np. w kroku 6.6) może zniszczyć całą mikroteksturę; Niedostateczne trawienie cienkimi ściankami może również zapobiec rozwojowi cech podwójnie współbieżnych. Jeśli cechy DRC nie są w pełni rozwinięte, ich zdolność do zatrzymywania powietrza przez długi czas może ucierpieć, zwłaszcza jeśli ciecz skrapla się w jamach26. Z tego powodu wybraliśmy skok w naszych eksperymentach na L = D + 12 μm (tj. minimalna grubość ścianki między wnękami wynosiła 12 μm). Wyprodukowaliśmy również wnęki podwójnie wklęsłe o mniejszym skoku L = D + 5 μm, ale uzyskane powierzchnie nie były jednorodne ze względu na uszkodzenia strukturalne podczas mikrowytwarzania.
Podczas wytrawiania warstwy krzemionki za pomocą C4F8 i O2 w kroku 4, wcześniejsza historia użytkowania lub czystość komory reakcyjnej mogą dawać różne wyniki, pomimo wykonania tych samych kroków, na przykład w zwykłym obiekcie użytkownika, takim jak większość uniwersytetów. Dlatego zaleca się, aby ten etap był wykonywany w krótkich odstępach czasu, na przykład nie dłuższych niż 5 minut każdy, i monitorował grubość warstwy krzemionki za pomocą niezależnej techniki, takiej jak reflektometria. W przypadku naszych wafli z warstwą krzemionki o grubości 2,4 μm, typowa procedura trawienia zajęła 13 minut, aby całkowicie usunąć krzemionkę z docelowych obszarów (tabela 3). Ponieważ fotorezystor został również wytrawiony podczas procesu, ten krok usunął 1 μm warstwy krzemionki, która początkowo była zamaskowana przez fotorezyst. Ponadto, aby zapewnić, że szybkość trawienia była zgodna z oczekiwaniami i aby uniknąć zanieczyszczenia krzyżowego z poprzednich procesów trawienia (częsty problem w obiektach z wieloma użytkownikami), wytrawianie krzemionki było zawsze poprzedzone wytrawianiem płytki protektorowej jako krok zapobiegawczy. Podczas opracowywania fotorezystu odsłonięta powierzchnia może zostać zanieczyszczona śladami/cząstkami fotorezystu, które mogą działać jak (mikroskopijne) maski prowadzące do powstawania pozostałości po szpilkach. Aby tego uniknąć, w całym procesie mikroprodukcji należy przestrzegać rygorystycznych protokołów czyszczenia i przechowywania36.
Podobnie podczas procesu Boscha, mimo że warstwa SiO2 działa jak maska dla warstwy Si pod spodem, jest ona wytrawiana podczas długich cykli trawienia, choć w wolniejszym tempie. W związku z tym głębokość wnęk lub wysokość filarów jest ograniczona do punktu, w którym cechy współbieżne nie zostaną naruszone. Czasy pasywacji i trawienia podczas procesu Boscha powinny być dostrojone w celu uzyskania gładkich ścian. Można to osiągnąć, iteracyjnie testując receptury i obserwując ich wpływ na próbki, na przykład za pomocą mikroskopii elektronowej.
W przypadku RP i DRP im dłuższy czas trwania trawienia izotropowego, tym mniejsza średnica trzpienia. Jeśli średnica jest mniejsza niż 10 μm, może to prowadzić do kruchości mechanicznej. To ograniczenie powinno być uwzględniane w projekcie na początku procedury mikrofabrykacji.
Narzędzia do trawienia na sucho powszechnie dostępne na uniwersytetach nie mają tolerancji klasy przemysłowej, co prowadzi do niejednorodności przestrzennych pod względem szybkości trawienia wewnątrz komory. W związku z tym cechy uzyskane w środku płytki mogą nie być takie same jak te na granicy. Aby przezwyciężyć to ograniczenie, użyliśmy czterocalowych wafli i skoncentrowaliśmy się tylko w regionie centralnym.
Zalecamy również stosowanie systemów bezpośredniego pisania zamiast masek twardych w fotolitografii, co pozwala na szybkie zmiany parametrów projektowych, w tym średnic elementów, podziałek i kształtów (okrągłe, sześciokątne i kwadratowe) itp.
Oczywiście ani płytki SiO2/Si, ani fotolitografia nie są pożądanymi materiałami ani procesami do masowej produkcji powierzchni omnifobowych. Służą one jednak jako doskonały system modelowy do badania innowacyjnych mikrotekstur do inżynierii powierzchni omnifobowych, na przykład za pomocą biomimetyki 26,27,34,35,46,47, które można przełożyć na tanie i skalowalne systemy materiałowe do zastosowań. Oczekuje się, że w niedalekiej przyszłości zasady projektowania GEM mogą zostać rozszerzone przy użyciu takich technik, jak między innymi druk 3D48, produkcja addytywna49 i mikroobróbka laserowa50. Mikroteksturowane powierzchnie SiO2/Si mogą być również stosowane do szablonowania miękkich materiałów29,51. Obecnie badamy zastosowania naszych powierzchni zatrzymujących gaz w celu złagodzenia uszkodzeń spowodowanych kawitacją47, odsalaniem 46,52 i zmniejszeniem oporu hydrodynamicznego.

Powierzchnie bryłowe, które wykazują pozorne kąty zwilżania, >θr > 90° dla cieczy polarnych i niepolarnych, takich jak woda i heksadekan, są określane jako omnifobiczne1. Powierzchnie te służą wielu praktycznym zastosowaniom, w tym odsalaniu wody2,3, separacji oleju i wody4,5, antibiofouling6, oraz zmniejszanie oporu hydrodynamicznego7. Zazwyczaj omnifobiczność wymaga perfluorowanych chemikaliów i losowych topografii8,9,10,11,12. Jednak koszt, niebiodegradowalność i podatność tych materiałów/powłok stwarzają niezliczone ograniczenia, np. perfluorowane membrany odsalające ulegają degradacji wraz ze wzrostem temperatury po stronie zasilania, co prowadzi do zwilżania porów13,14, a powłoki perfluorowane/węglowodorowe również ulegają ścieraniu15,16 i degradowane przez cząstki mułu w strumieniach przepływu i protokołach czyszczenia. W związku z tym istnieje zapotrzebowanie na alternatywne strategie osiągania funkcji powłok perfluorowanych (tj. zatrzymywanie powietrza po zanurzeniu w cieczach bez stosowania powłok hydrofobowych). W związku z tym naukowcy zaproponowali topografie powierzchni składające się z wystających (współbieżnych) elementów, które mogą zatrzymywać powietrze podczas zanurzenia poprzez samo mikroteksturowanie17,18,19,20,21,22,23,24,25. Te mikrotekstury występują w trzech typach: wgłębienia26, pillars27, oraz maty włókniste8. W dalszej części będziemy odnosić się do cech współbieżnych z prostymi zwisami jako do współbieżnych (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A–B i <silna klasa="xfig">Rysunek 1E–F), a cechy współbieżne z nawisami, które wykonują obrót o 90° w kierunku podstawy, jako podwójnie współbieżne (<silna klasa="xfig">Rysunek 1C–D i <silna klasa="xfig">Rysunek 1G–H).
W swojej pionierskiej pracy, Werner et al.22,28,29,30,31 scharakteryzowali skórki skoczogonków (Collembola), stawonogów żyjących w glebie, i wyjaśnili znaczenie cech grzybowatych (reentrant) w kontekście zwilżania. Inni badali również rolę włosów w kształcie grzybów u łyżwiarzy morskich32,33 w kierunku ułatwienia ekstremalnej wodoodporności. Werner i współpracownicy wykazali wszechfobiczność wewnętrznie zwilżonych powierzchni polimerowych poprzez rzeźbienie struktur biomimetycznych za pomocą litografii z odwróconym odciskiem29. Liu i Kim opisali powierzchnie krzemionkowe ozdobione układem podwójnie zapadających filarów, które mogły odpychać krople cieczy o napięciu powierzchniowym tak niskim, jak γLV = 10 mN/m, charakteryzujące się pozornymi kątami zwilżania, θr ≈ 150° i ekstremalnie niską histerezą kąta zwilżania27. Zainspirowani tymi niesamowitymi osiągnięciami, postępowaliśmy zgodnie z przepisami Liu i Kim, aby odtworzyć ich wyniki. Odkryliśmy jednak, że te mikrotekstury katastrofalnie straciłyby swoją superomnifobowość, tj. θr → 0°, gdyby zwilżające krople cieczy dotknęły krawędzi mikrotekstury lub gdyby doszło do miejscowego uszkodzenia fizycznego34. Wyniki te wykazały, że mikrotekstury oparte na filarach nie nadają się do zastosowań, które wymagają omnifobii w zanurzeniu, a także zakwestionowały kryteria oceny omnifobii (tj. czy powinny być ograniczone tylko do kątów zwilżania, czy też potrzebne są dodatkowe kryteria).
W odpowiedzi, używając płytek SiO2/Si, przygotowaliśmy tablice mikroskalowych wnęk z podwójnie wklęsłymi wlotami i, używając wody i heksadekanu jako reprezentatywnych płynów polarnych i niepolarnych, wykazaliśmy, że (i) te mikrotekstury zapobiegają przedostawaniu się do nich cieczy poprzez uwięzienie powietrza, oraz (ii) podzielona na przedziały architektura wnęk zapobiega utracie uwięzionego powietrza przez zlokalizowane defekty34. Dlatego nazwaliśmy te mikrotekstury "mikroteksturami zatrzymującymi gaz" (GEM). W kolejnym kroku przeprowadziliśmy mikrofabrykację GEM-ów o różnych kształtach (okrągły, kwadratowy, sześciokątny) i profilach (prosty, wklęsły i podwójnie współbieżny), aby systematycznie porównywać ich wydajność w zanurzeniu w cieczach zwilżających26. Stworzyliśmy również hybrydową mikroteksturę składającą się z szeregu filarów o podwójnej współbieżności otoczonych ścianami o podwójnie współbieżnych profilach, które zapobiegały dotykaniu trzonów filarów przez ciecze i silnie zatrzymywały powietrze podczas zanurzenia35. Poniżej przedstawiamy szczegółowe protokoły wytwarzania GEM-ów na powierzchniach SiO2/Si za pomocą technik fotolitografii i trawienia wraz z parametrami projektowymi. Przedstawiono również reprezentatywne wyniki charakterystyki ich zwilżania za pomocą goniometrii kątów zwilżania (kąty nachylenia/cofnięcia/umieszczenia) oraz zanurzenia w heksadekanie i wodzie.

<table><tbody><tr><td>AZ-5214 E fotorezystuł</td><td>Merck</td><td>DEAA070796-0W59</td><td>Fotorezystor, ciecz łatwopalna</td></tr><tr><td>AZ-726 MIF wywoływacz</td><td>Merck</td><td>10055824960</td><td>Opracowanie fotorezystu</td></tr><tr><td>Mikroskopia konfokalna</td><td>Zeiss</td><td>Zeiss LSM710</td><td>Pionowy mikroskop konfokalny do wizualizacji kształtu płynnej łąkotki</td></tr><tr><td>Deep ICP-RIE</td><td>Oxford Instruments</td><td>System plazmalab100</td><td>Krzem narzędzie do trawienia</td></tr><tr><td>Bezpośredni pisarz</td><td>Heidelberg Instruments</td><td>&micro; PG501</td><td>System bezpośredniego zapisu</td></tr><tr><td>Analizator kształtu kropli</td><td>KRUSS</td><td>DSA100</td><td>Do pomiaru kąta zwilżania</td></tr><tr><td>Hexadecane</td><td>Alfa Aesar</td><td>544-76-3</td><td>Ciecz testowa</td></tr><tr><td>Szybka kamera obrazująca</td><td>Badania nad widzeniem fantomowym</td><td>v1212</td><td>Do obrazowania odbijającej się</td></tr><tr><td>kropli HMDS parownik prime</td><td>Wydajność Systemy</td><td></td><td></td>inżynieryjne</tr><tr><td>Płyta grzejna</td><td>Koszt efektywne wyposażenie</td><td>Model 1300</td><td></td></tr><tr><td>Nadtlenek wodoru 30%</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>7722-84-1</td><td>Aby przygotować roztwór piranii</td></tr><tr><td>Oprogramowanie Imaris</td><td></td><td>Bitplane Wersja 8</td><td>Obrazy mikroskopii konfokalnej po procesie</td></tr><tr><td>Nil Red</td><td>Sigma Aldrich</td><td>7385-67-3</td><td>Barwnik fluorescencyjny do heksadekanu</td></tr><tr><td>Azot gazowy</td><td>KAUST lab supply</td><td></td><td>Aby wysuszyć wafel</td></tr><tr><td>Szalka Petriego</td><td>VWR</td><td>HECH41042036</td><td></td></tr><tr><td>Wytrawianie reaktywnymi jonami (RIE)</td><td>Oxford Instruments</td><td>Plasmalab system100</td><td>Narzędzie do trawienia krzemionki</td></tr><tr><td>Reflektometr</td><td>Nanometria</td><td>Nanospec 6100</td><td>Aby sprawdzić pozostałą grubość warstwy tlenku</td></tr><tr><td>Rodamina B (Acros)</td><td>Fisher scientific</td><td>81-88-9</td><td>Barwnik fluorescencyjny do wody</td></tr><tr><td>SEM</td><td>Mikroskopia elektronowa Nauki</td><td>75923-19</td><td></td></tr><tr><td>SEM-Quanta 3D</td><td>FEI</td><td>Quanta 3D FEG Podwójna wiązka</td><td></td></tr><tr><td>Wafel krzemowy</td><td>Silicon Valley Microelectronics</td><td></td><td>Jednostronnie polerowany, średnica 4", 500 &micro; m grubość, 2,4 i mikro; m gruba warstwa tlenku</td></tr><tr><td>Powlekarka wirowa</td><td>Headway Research,Inc</td><td>PWM32</td><td></td></tr><tr><td>Suszarka do płukania spinowego</td><td>Technologia MicroProcess</td><td>Avenger Ultra -Pure 6</td><td>Wysuszyć wafle po piranii czysty</td></tr><tr><td>Kwas siarkowy 96%</td><td>Technic</td><td>764-93-9</td><td>Aby przygotować roztwór piranii</td></tr><tr><td>Oprogramowanie Tanner EDA L-Edit Tanner</td><td>EDA, Inc.</td><td>wersja 15</td><td>Projekt układu</td></tr><tr><td>Termiczny wzrost tlenków</td><td>Piec</td><td></td> Tystar <td>Do uprawy tlenku termicznego we wzorzystych płytkach krzemowych</td></tr><tr><td>Pęseta</td><td>Excelta</td><td>490-SA-PI</td><td>Pęseta waflowa</td></tr><tr><td>Piekarnik próżniowy Thermo</td><td>Scientific</td><td>13-258-13</td><td></td></tr><tr><td>Woda</td><td>Milli-Q</td><td>Zaleta A10</td><td>Ciecz testowa</td></tr></tbody></table>

nadawanie powierzchniom sio2/si omnifobii poprzez rzeźbienie mikrotekstur zatrzymujących gaz, zawierających wnęki lub filary reentrantowe i podwójnie współbieżne

Rendering SiO2/Si Surfaces Omniphobic by Carving Gas-Entrapping Microtextures Comprising Reentrant and Doubly Reentrant Cavities or Pillars

Prezentujemy protokoły mikrofabrykacji do uczynienia materiałów wewnętrznie zwilżających, odpychających ciecze (omnifobicznych) poprzez tworzenie na nich mikrotekstur zatrzymujących gazy (GEM), składających się z wgłębień i filarów o cechach współtrwających i podwójnie współbieżnych. W szczególności używamy SiO2/Si jako systemu modelowego i udostępniamy protokoły do projektowania dwuwymiarowego (2D), fotolitografii, technik trawienia izotropowego/anizotropowego, termicznego wzrostu tlenków, czyszczenia piranii i przechowywania w celu uzyskania tych mikrotekstur. Chociaż powszechnie uważa się, że chropowatość powierzchni zwilżających z natury (θo < 90°) sprawia, że stają się one jeszcze bardziej zwilżone (θr < θo < 90°), GEM wykazują odporność na ciecze pomimo wewnętrznej zwilżalności podłoża. Na przykład, pomimo wewnętrznej zwilżalności krzemionki θo ≈40° dla układu woda/powietrze i θo ≈ 20° dla układu heksadekan/powietrze, GEM zawierające wnęki mocno zatrzymują powietrze po zanurzeniu w tych cieczach, a pozorne kąty zwilżania kropel wynoszą θr > 90°. Cechy współbieżne i podwójnie współbieżne w GEM-ach stabilizują intruzujący menisk cieczy, zatrzymując w ten sposób układ ciecz-ciało stałe-para w metastabilnych stanach wypełnionych powietrzem (stany Cassie) i opóźniając przejścia zwilżania do termodynamicznie stabilnego stanu pełnego wypełnienia (stan Wenzla) na przykład o godziny lub miesiące. Podobnie, powierzchnie SiO2/Si z układami mikrokolumn współbieżnych i podwójnie współbieżnych wykazują ekstremalnie wysokie kąty działania (θr ≈ 150°–160°) i histerezę niskiego kąta zwilżania dla cieczy sondowych, co jest określane jako superomnifobiczne. Jednak po zanurzeniu w tych samych cieczach powierzchnie te dramatycznie tracą swoją superomnifobiczność i całkowicie wypełniają się w ciągu <1 s. Aby sprostać temu wyzwaniu, przedstawiamy protokoły dla projektów hybrydowych, które składają się z układów podwójnie współbieżnych filarów otoczonych ścianami o podwójnie współbieżnych profilach. Rzeczywiście, hybrydowe mikrotekstury zatrzymują powietrze po zanurzeniu w cieczach sondy. Podsumowując, opisane tutaj protokoły powinny umożliwić badanie GEM w kontekście osiągania omnifobiczności bez powłok chemicznych, takich jak perfluorowęglowodory, które mogą odblokować zakres niedrogich powszechnie stosowanych materiałów jako materiały omnifobiczne. Mikrotekstury krzemionki mogą również służyć jako szablony dla miękkich materiałów.

Ta praca przedstawia protokoły mikrofabrykacji do uzyskiwania wnęk i filarów o profilach reentrantowych i podwójnie reentrantowych na płytkach SiO2/Si za pomocą fotolitografii i suchego trawienia. Powstałe w ten sposób mikroteksturowane powierzchnie wykazują niezwykłą odporność na ciecze, charakteryzującą się solidnym, długotrwałym zatrzymywaniem powietrza pod zwilżającymi cieczami, pomimo wewnętrznej zwilżalności krzemionki.

Nadawanie powierzchniom SiO2/Si omnifobii poprzez rzeźbienie mikrotekstur zatrzymujących gaz, zawierających wnęki lub filary reentrantowe i podwójnie współbieżne

We present microfabrication protocols for rendering intrinsically wetting materials repellent to liquids (omniphobic) by creating gas-entrapping ...

Nasze powierzchnie z mikroteksturą zatrzymującą gaz (GEMS) mogą następnie zatrzymywać powietrze na emulsji i cieczach, niezależnie od składu chemicznego ich powierzchni. Dlatego uważamy, że to podejście ma ogromny potencjał w zastosowaniach, które w przeciwnym razie wymagałyby powłok perfluorowanych. W przeciwieństwie do druku 3D i innych konwencjonalnych technik wytwarzania, fotolitografia i trawienie na sucho pozwalają nam wytwarzać złożone, mikroskalowe, zwisające topografie typu re-entrant i podwójnie re-entrant.Nowi użytkownicy powinni używać wafli treningowych i okresowo sprawdzać szybkość trawienia dla każdego rodzaju wzoru przed przystąpieniem do eksperymentu, ponieważ szybkość może się zmieniać wraz z wielkością próby. Wytwarzanie filarów i wnęk z ponownym i podwójnym wejściem to proces wieloetapowy, który obejmuje skomplikowane wzorce projektowe. Wizualna demonstracja elementów mikrofabrykacji pomoże w zrozumieniu protokołu.Rozpocznij proces mikrofabrykacji od utworzenia nowego pliku w odpowiednim oprogramowaniu do układu. Narysuj komórkę elementarną składającą się z okręgu o średnicy 200 mikrometrów. Skopiuj i wklej ten okrąg z odległością od środka do środka wynoszącą 212 mikrometrów, aby utworzyć tablicę okręgów w kwadratowej łacie o powierzchni jednego centymetra kwadratowego.Następnie narysuj okrąg o średnicy 100 milimetrów i umieść kwadratową tablicę o średnicy jednego centymetra kwadratowego wewnątrz koła. Powtórz ten układ, aby utworzyć siatkę 4 x 4 kwadratowe tablice. Cechy wewnątrz koła zostaną przeniesione na czterocalowe wafle.Następnie wyeksportuj plik projektowy do żądanego formatu dla systemu stopniowania masowego. Aby oczyścić wafle do mikroprodukcji, umieść wafel krzemowy o średnicy czterech cali z warstwą tlenku termicznego o grubości 2,4 mikrometra w roztworze Piranha na dziesięć minut, a następnie spłucz wodą dejonizowaną. Następnie odwiruj wafel do sucha w środowisku azotu.Po wysuszeniu użyj osadzania w fazie gazowej, aby pokryć płytkę heksametylodilazanem i zamontuj wafel na czterocalowym próżni w koderze wirującym. Przykryj płytkę fotorezystem i użyj kodera spinowego, aby równomiernie rozprowadzić fotorezystor na powierzchni płytki jako warstwę o grubości 1,6 mikrometra. Piecz fotorezystor pokryty na płycie grzejnej o temperaturze 110 stopni Celsjusza przez dwie minuty.Przenieś upieczoną wafel do bezpośredniego systemu oceny. Wystaw wafel na działanie promieniowania ultrafioletowego przez 55 milisekund i przenieś płytkę naświetloną promieniami UV na szklaną szalkę Petriego zawierającą wywoływacz fotorezystu, aby umożliwić rozwinięcie się cech. Po 60 sekundach delikatnie spłucz wafel wodą dejonizowaną, aby usunąć nadmiar wywoływacza, a następnie odwiruj wafel do suszenia w środowisku azotu.Po fotolitografii przenieś płytkę do systemu wytrawiania jonów reaktywnych w plazmie sprzężonej indukcyjnie, który wykorzystuje mieszaninę oktafluorocyklobutanu i tlenu. Uruchom proces na około 13 minut, aby wytrawić odsłoniętą warstwę krzemionki. Aby upewnić się, że grubość warstwy krzemionki wewnątrz pożądanych wzorów zostanie zmniejszona do zera, użyj reflektometru, aby zmierzyć grubość pozostałej krzemionki i dostosować czas trwania kolejnego okresu trawienia w oparciu o grubość warstw krzemionki.Po wytrawieniu warstwy krzemionki przenieś wafel do głębokiego indukcyjnie sprzężonego plazmowego systemu wytrawiania jonów reaktywnych i uruchom ten proces przez pięć cykli, co daje głębokość trawienia krzemu odpowiadającą około dwóm mikrometrom. Oczyść wafel roztworem piranii, a następnie spłucz i odwiruj do sucha, jak pokazano wcześniej. Wykonaj wytrawianie izotropowe, aby utworzyć podcięcie pod warstwą krzemionki z sześciofluorkiem siarki przez 25 sekund, a następnie wyczyść roztworem piranii, spłucz i odwiruj, jak pokazano.Po utworzeniu podcięcia użyj systemu pieca wysokotemperaturowego, aby wyhodować 500-nanometrową warstwę tlenku termicznego na płytce. Następnie rozłóż krzemionkę pionowo w dół przez trzy minuty, aby usunąć warstwę tlenku termicznego z dna wnęki, pozostawiając warstwę krzemionki wzdłuż ścianek bocznych, która ostatecznie utworzy podwójnie wklęsłą krawędź. Po wytrawieniu nadmiaru termicznie wyhodowanego tlenku powtórz pięć cykli procesu Bosch, aby pogłębić ubytki o dwa mikrometry, a następnie wyczyść wafel roztworem piranii, spłucz i odwiruj, jak pokazano.Aby utworzyć pustą przestrzeń za termicznie wyrosłym tlenkiem u ujścia wnęki, izotropowo wytrawiaj krzem przez 150 sekund, aby uzyskać podwójnie współbieżną krawędź. Ilość czasu spędzonego w ostatnim izotropowym wytrawianiu krzemu musi być dostrojona tak, aby stworzyć jak najwięcej miejsca za termicznie wyrosłym tlenkiem bez łączenia wnęk. Po utworzeniu wnęk podwójnie wklęsłych należy przeprowadzić proces Boscha przez 160 cykli, aby zwiększyć głębokość wnęk do około 50 mikrometrów.Oczyść wafel w świeżym roztworze piranii, spłucz i odwiruj do sucha, jak pokazano. Przełóż wafel do piekarnika próżniowego w temperaturze 50 stopni Celsjusza na 48 godzin. Wafel może być następnie przechowywany w komorze przepływowej z czystym azotem.Tutaj pokazano reprezentatywne wnęki i filary reentrantowe i podwójnie współbieżne, mikrofabrykowane, jak pokazano. Powierzchnie krzemowe z dwutlenkiem krzemu z układami podwójnie współbieżnych filarów wykazują pozorne kąty działania większe niż 150 stopni zarówno dla wody, jak i heksadekanu przy minimalnej histerezie kąta zwilżania. Co ciekawe, gdy te same powierzchnie krzemu z dwutlenkiem krzemu z układem filarów są zanurzone w tych samych cieczach, są one natychmiast wtargnięte.W przeciwieństwie do tego, podwójnie reententne wnęki zatrzymują powietrze po zanurzeniu w obu cieczach. Co więcej, mikroskopia konfokalna ujawnia, że zwisające elementy stabilizują intruzujące ciecze i zatrzymują w nich powietrze. Mikrofabrykacja układów filarów otoczonych ścianami o profilu podwójnie reentrantowym izoluje łodygi od cieczy zwilżających, w wyniku czego powstają hybrydowe mikrotekstury, które zachowują się jak mikrotekstury zatrzymujące gaz.Stosując podobne podejście, można zaprojektować membrany, które byłyby w stanie pełnić funkcje membran komercyjnych, ale bez użycia szkodliwych perfluorowęglowodorów, torując drogę dla bardziej ekologicznych procesów przemysłowych. Moglibyśmy zbadać wydajność wnęk i filarów w kształcie grzybów pod kątem ich zdolności do zatrzymywania powietrza pod cieczami, a także pod względem ciśnień przebijających i tak dalej. Protokół ten obejmuje użycie pomieszczenia czystego, a także płyt grzejnych, łatwopalnych i chemikaliów.Dlatego wymagane jest szkolenie w zakresie bezpieczeństwa i środki ochrony indywidualnej.

rendering-sio2si-surfaces-omniphobic-carving-gas-entrapping

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Interferometria pod mikroskopem światła białego to optyczna, bezkontaktowa i szybka metoda pomiaru topografii powierzchni. Pokazano, w jaki sposób metoda może być zastosowana do analizy zużycia mechanicznego, w której analizowane są blizny po zużyciu w próbkach badań tribologicznych; oraz w materiałoznawstwie w celu określenia objętości i głębokości rozpylania wiązką jonów lub ablacji laserowej.

Charakterystyka modyfikacji powierzchni za pomocą interferometrii światła białego: zastosowania w rozpylaniu jonowym, ablacji laserowej i eksperymentach tribologicznych

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

Przedstawiono różne procedury przygotowania atomowo zdefiniowanych szablonów do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych. Przeprowadzono obróbkę chemiczną monokrystalicznych substratów SrTiO3 (001) i DyScO3 (110) w celu uzyskania atomowo gładkich, jednozakończonych powierzchni. Ca2 Nb3 O10- nanoarkusze wykorzystano do stworzenia atomowo zdefiniowanych szablonów na dowolnych podłożach.

Atomowo zdefiniowane matryce do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych

Przedstawiono protokół do przygotowania piezoelektrycznych makroporowatych warstw epitaksjalnych kwarcu na krzemie za pomocą chemii roztworu przy użyciu powlekania zanurzeniowego i obróbki termicznej w powietrzu.

Otrzymywanie makroporowatych epitaksjalnych warstw kwarcowych na krzemie przez osadzanie roztworu chemicznego

Ten manuskrypt proponuje metodę miękkiej chemii do syntezy superhydrofobowych, powlekanych TiO 2 pustych szklanych mikrosfer (HGM) o wysokich właściwościach odbijających promieniowanie podczerwone.

Puste szklane mikrosfery z powłoką TiO2 o właściwościach superhydrofobowych i wysokich właściwościach odbijających promieniowanie podczerwone, zsyntetyzowane metodą miękkiej chemii

Ilustrujemy kilka metodologii produkcji superhydrofobowych powierzchni metalowych oraz badania ich trwałości i właściwości przeciwoblodzeniowych.

Wytwarzanie superhydrofobowych powierzchni metalowych do zastosowań przeciwoblodzeniowych

Przedstawiono protokół manipulowania mikrocząstkami w kanale mikroprzepływowym z wzbudzeniem o podwójnej częstotliwości.

Manipulacja mikrocząstkami poprzez powierzchniowe fale akustyczne z wzbudzeniami o podwójnej częstotliwości

Prezentowana jest prosta metoda wytwarzania nano-mikro wieloskalowych struktur dla funkcjonalnych powierzchni, poprzez agregację nanowłókien wytworzonych za pomocą anodowego filtra z tlenku glinu.

Wieloskalowe struktury agregowane za pomocą nadrukowanych nanowłókien dla powierzchni funkcjonalnych

Prezentowany tutaj jest stopniowy protokół do realizacji membran zatrzymujących gaz (GEMs) z płytek SiO2/Si przy użyciu technologii mikrofabrykacji układów scalonych. Gdy krzemionka-GEM jest zanurzona w wodzie, zapobiega się wnikaniu wody, pomimo kochającego wodę składu krzemionki.

Dowód słuszności koncepcji membran zatrzymujących gazy pochodzących z kochających wodę wafli SiO2/Si/SiO2 do ekologicznego odsalania

Tutaj prezentujemy protokół przeprowadzania eksperymentów z reakcjami na gaz zamkniętymi in situ TEM, jednocześnie szczegółowo opisując kilka powszechnie stosowanych metod przygotowania próbek.

Przeprowadzanie reakcji gazowych in situ w komórkach zamkniętych w transmisyjnym mikroskopie elektronowym

Protokół ten przedstawia metodę indukowaną światłem do wytwarzania śliskich, trójwymiarowych struktur poprzez sekwencyjne cyfrowe wzorowanie i szczepienie na nanoporowatych powierzchniach pokrytych silanem. To podejście umożliwia kontrolowane przestrzennie tworzenie śliskich obszarów, umożliwiając wzorzystą odstraszaczność cieczy oraz ilościową analizę śliskości między warstwami, z zastosowaniami w manipulacji płynami i inżynierii powierzchni.

Wzorowanie i szczepienie światłem dla śliskich powierzchni na podstawie nanoporowatych struktur powlekanych silanem

Poznaj protokoły mikrofabrykacji powierzchni SiO₂/Si z mikroteksturami zatrzymującymi gaz, zawierającymi wnęki i filary reentrantowe. Ta metoda umożliwia uzyskanie omnifobii bez chemicznych powłok.

Nadawanie powierzchniom SiO2/Si omnifobii poprzez rzeźbienie mikrotekstur zatrzymujących gaz, zawierających wnęki lub filary reentrantowe i podwójnie współbieżne (Wideo) | JoVE Journal

Nadawanie powierzchniom SiO₂/Si omnifobii poprzez rzeźbienie mikrotekstur zatrzymujących gaz, zawierających wnęki lub filary reentrantowe i podwójnie współbieżne

Przeglądaj więcej filmów