Um protocolo simples é fornecido para a fabricação de estruturas de hemiwicking de diferentes tamanhos, formas e materiais. O protocolo usa uma combinação de física de carimbo, PDMS de moldagem e modificações de superfície de película fina através de técnicas comuns de materiais deposição.
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Artigo de método
Impressão do selo escalável e fabricação de superfícies de Hemiwicking
Neste artigo
Resumo
Resumo
Hemiwicking é um processo onde um líquido molha uma superfície padronizada para além do seu comprimento normal umectante devido a uma combinação de ação capilar e embebição. Este fenômeno de umectante é importante em muitos campos técnicos variando de Fisiologia a engenharia aeroespacial. Atualmente, várias técnicas diferentes existem para a fabricação de estruturas de hemiwicking. Estes métodos convencionais, no entanto, muitas vezes são demorados e são difíceis de aumentar para grandes áreas ou são difíceis de personalizar para geometrias de padronização específica, heterogêneos. O protocolo apresentado fornece a pesquisadores com um simples, escalável e cost-effective método para fabricação de superfícies de hemiwicking micromodelados. O método fabrica wicking estruturas através da utilização de revestimentos de superfície de película fina, polydimethylsiloxane (PDMS) moldagem e impressão do selo. O protocolo é demonstrado por hemiwicking com etanol em matrizes PDMS micropillar revestido com um 70 nm alumínio de espessura película fina.
Introdução
Recentemente, tem havido crescente interesse no poder tanto activa e passivamente, controlar a molhadela, evaporação e mistura de líquidos. Hemiwicking exclusivamente texturizados superfícies fornecem uma solução de romance para técnicas de resfriamento, porque essas superfícies texturizadas atuam como uma bomba de líquido (e/ou calor), sem partes móveis. Este movimento do fluido é impulsionado por uma cascata de eventos de ação capilar associada a curvatura dinâmica do líquido fino-filme. Em geral, quando um líquido molha uma superfície sólida, um curvado líquido filme fino (isto é, líquido do menisco) rapidamente forma. O perfil de curvatura e espessura flu....
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Protocolo
1. criar o mapa de padronização
- Usando um editor de gráficos, crie o padrão desejado para as estruturas hemiwicking, representada como uma imagem bitmap.
Nota: Alguns dos parâmetros de projeto wicking (i.e., ângulo de gradiente, gradiente de profundidade) podem ser feita depender os valores de tons de cinza, atribuídos a cada pixel. Esses valores de tons de cinza são então editados para modificar o parâmetro desejado. - Salvar o bitmap como um gráfico de rede portátil (. png) e coloque o arquivo em uma pasta prontamente disponível.
2. colocar o plástico ser carimbados para moldagem
- Começar por t....
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Resultados
A Figura 1 fornece um esquema de como o mecanismo de carimbo criaria o molde para as estruturas wicking sobre um molde de plástico. Para investigar a qualidade do aparato carimbo na fabricação de filmes wicking, criaram-se duas matrizes diferentes de pilar para analisar a qualidade dos pilares para futuros experimentos wicking. Aspectos do aparato investigado foram a precisão da altura dos pilares (com e sem um gradiente de profundidade), a qualidade dos pila.......
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Discussão
Introduziu-se um método para criar matrizes de pilar padronizada para estruturas de hemiwicking; Isso é realizado por impressão cavidades em uma bolacha de plástico com um aparato de gravura que segue a padronização de um bitmap criado pelo usuário. Uma mistura PDMS é então derramada, curada e revestida com uma película fina de alumínio através de deposição. As características de matriz do pilar podem ser personalizadas dependendo do valor de escala de cinza que é atribuído no bitmap seguindo este protocolo. Est.......
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Divulgações
Os autores têm sem divulgações de mencionar para este papel.
Agradecimentos
Este material é baseado na pesquisa parcialmente patrocinada pelo escritório dos Estados Unidos de pesquisa Naval, sob o n º de Grant N00014-15-1-2481 e a Fundação de ciência nacional sob concessão No. 1653396. As opiniões e conclusões contidas neste documento são as dos autores e não deve ser interpretadas como representando necessariamente as políticas oficiais ou endossos, expressa ou implícita, de Estados Unidos escritório de pesquisa Naval, Fundação Nacional de ciência, ou o governo dos Estados Unidos.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| NI-DAQ 9403 | National Instruments | 370466AE-01 | A interface de comunicação entre a câmera e a chave de controle do laser. |
| Chave de controle | Crouzet | GN84134750 | Um controlador a ser usado para o laser que ativa o laser com base na tensão enviada pelo DAQ. |
| Câmera contra pulgas | FLIR | FL3-U3-120S3C-C | Uma câmera contra pulgas usada para criar imagens da broca no molde de plástico. |
| Câmera de imagem de pulgas | Point Grey | FL3-U3-20E4M-C | Uma câmera de pulgas usada para obter as imagens laterais dos pilares. |
| Motor de Passo 200 Passos/rev, 12V-350mA (x2) | AdaFruit | 324 | Os motores de passo são usados para controlar a profundidade e o ângulo do moinho de topo. |
| 10x Objetivo de Trabalho de Longa Distância Corrigido Infinity | Mitutoyo | #46-144 | O objetivo usado para obter a imagem do lado dos pilares. |
| Objetiva ReflX Conjugada Infinita 15x, Revestida com UV, | TechSpec | #58-417 | A objetiva usada para obter a imagem do topo dos pilares. |
| 72002 0.002D X 0.006 LOC Carbide SQ 2FL Fresa de Topo Miniatura | Harvey Tools | 72002 | A broca que foi usada para criar buracos no molde de plástico. |
| Fornecimento de energia DC a 1 kW | Advanced Energy | MDX-1K | Usado para alimentar o pulverizador de deposição. |
| Bomba Turbo-V 70LP Nacro Torr | Varian | 9699336 | Bomba Turbo usada para reduzir a pressão dentro da câmara de deposição. |
| 2000mw, 405nm Laser de foco de luz azul de alta potência | WDLasers | KREE | Sample Heating Laser |
| 5.875" I.D. Dessecador com conexões de tubo de 0.25" | McMaster-Carr | 2204K5 | Dessecador PDMS |
| SYLGARD 184 Elastômero de silicone, 0.5kg Kit | Dow-Corning | 4019862 | O Kit PDMS usado para fazer a base. |
| Compressor de Ar / Bomba de Vácuo de Diafragma | Gast | DOL-701-AA | Dessecador Bomba de Vácuo |
| Motorizada Linear Stages (2x) | Standa | 8MT175 | Os motores de passo usados para controlar a placa de amostra nas direções x e y. |
| Doublelets Acromáticos Poistivos Não Montados de 2" de Diâmetro, Revestidos AR: 400-700 nm | ThorLabs | AC508-150-A | O acromático foi usado para obter as imagens do lado dos pilares. |
| Pulga 3 Mono Câmera, 2448 X 2048 Pixels | Point Grey | FL3-GE-50S5M-C | Uma câmera de pulgas usada para imobilizar o topo dos pilares. |
| 4940-CF-212734 | vácuo de Thyrcont | do transdutor do vácuo de Digitas | Usado monitorando a pressão dentro da câmara do depósito. |
| Tanque de Argônio Pressurizado Resovoir | Airgas | AR RP300 | Gás usado no processo de deposição. |
| Estágio de Tradução 1-D | Newport Corporation | TSX-1D | Um estágio de tradução usado para mover a câmera para focar na fresa de topo. |
| Suporte a laser cilíndrico (x2) | Newport Corporation | ULM-TILT-M | O suporte a laser foi usado para mover a câmera para focar na fresa de topo. |
| Chiller de bancada com bomba centrífuga, 120V, 60Hz | Polyscience | LS51MX1A110C | Um chiller usado para o conjunto de deposição. |
| Alcatel Adixen 2010SD XP, Motor à Prova de Explosão, Bomba de Vácuo de Palheta Rotativa, 1-Fase | Ideal Vacuum Products | 210SDMLAM-XP | Uma bomba de vácuo usada para a montagem de deposição. |
| Ventilador, 105 CFM, 115 V (x2) | Comair Rotron | MU2A1 | Um ventilador usado para resfriar certos aspectos do conjunto de deposição. |
Referências
- Plawsky, J. L., et al. Nano- and Micro-structures for Thin Film Evaporation - A Review. Nanoscale and Microscale Thermophysical Engineering. 18, 251-269 (2014).
- Derjaguin, B. V., Churaev, N. V. On the question of determining the concept of disjoining pressure and its role in the equilibrium and flow of thin films. Journal of Colloid and Interface Science. 66, 389(1978).
- Ma, H. B., Cheng, P., Borgmeyer, B., Wang, Y. X.....
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Reimpressões e permissões
