Skalerbar stempel udskrivning og fabrikation af Hemiwicking overflader

Summary

En enkel protokol er fastsat for fabrikation af hemiwicking strukturer i varierende størrelser, former og materialer. Protokollen bruger en kombination af fysiske stempling, PDMS molding, og tynd-hinde overflade ændringer via fælles materialer deposition teknikker.

Abstract

Hemiwicking er en proces, hvor en væske tisser en mønstrede flade ud over dens normale befugtning længde på grund af en kombination af kapillaritet og imbibition. Fænomenet befugtning er vigtige i mange tekniske områder lige fra fysiologi til aerospace engineering. I øjeblikket eksisterer flere forskellige teknikker for at fabrikere hemiwicking strukturer. Disse konventionelle metoder, men er ofte tidskrævende og er vanskelige at opskalering til store områder eller er vanskelige at tilpasse til særlige, nonhomogeneous mønstre geometrier. Præsenteres protokollen giver forskere med en enkel, skalerbar og omkostningseffektiv metode til at opdigte mikro-mønstrede hemiwicking overflader. Metoden fabrikerer fugtspredende strukturer ved hjælp af stempel udskrivning, Polydimethylsiloxan (PDMS) støbning og tynd-hinde overfladebelægninger. Protokollen er vist for hemiwicking med ethanol på PDMS micropillar arrays belagt med en 70 nm tyk aluminium tynd-film.

Introduction

For nylig har der været øget interesse i at kunne både aktivt og passivt styre befugtning, fordampning, og blanding af væsker. Unikt tekstureret hemiwicking overflader give en roman løsning til køling teknikker, fordi disse tekstureret overflader fungere som en væske (og/eller varme) pumpe uden bevægelige dele. Denne flydende bevægelse er drevet af en kaskade af kapillaritet hændelser i forbindelse med den dynamiske krumning af den flydende tynd-hinde. I almindelighed, når en væske tisser en solid overflade, danner en buet flydende tynd-film (dvs. flydende menisk) hurtigt. Flydende tykkelse og krumning profil udvikler indtil gratis energi minimum er nået. For reference, kan denne dynamiske befugtning profil hurtigt forfald til snese nanometer i tykkelse inden for en spanning (væske-befugtning) længde-skala kun snesevis af mikrometer. Således, denne overgangsperiode (flydende-film) region kan undergå betydelige ændringer i væske-interface krumning. Regionen overgangsbestemmelser (tynd-film) er, hvor næsten alle dynamisk fysik og kemi stammer. Regionen overgangsbestemmelser (tynd-film) er især, hvor maksimal (1) fordampning satser, (2) DIS sammenføjning presset gradienter og (3) hydrostatisk tryk forløb findes^1,2. Som et resultat, spille buede væske-film en afgørende rolle i termisk transport, faseadskillelse, flydende ustabilitet og blanding af multi-komponent væsker. For eksempel med hensyn til varmeoverførsel, er de højeste væg varme strømme blevet observeret i denne stærkt buet, overgangsbestemmelser tynd-hinde region^3,4,5,6,7.

Nylige hemiwicking undersøgelser har vist, at geometri (fx højde, diameter, osv.) og placering af søjlerne bestemme befugtning front profil og hastighed af væsken løber gennem strukturer⁸. Som væske forsiden fordamper ud i slutningen af den sidste struktur i en matrix, bibeholdes væske foran på en konstant afstand og krumning, som den fordampede væske erstattes af den væske, der er gemt i den fugtspredende strukturer⁹. Hemiwicking strukturer har også været brugt i heat-pipes og på kogende overflader til at analysere og forbedre forskellige varme overførsel mekanismer. ^{10 , 11 , 12}.

En metode i øjeblikket brugt til at oprette fugtspredende strukturer er termisk aftryk litografi¹³. Denne metode udføres ved stempling det ønskede layout i en modstå lag på en silicium skimmel stikprøve med en Termoplastisk polymer stempel og derefter fjerne stempel for at opretholde mikrostrukturer. Når fjernet, sættes prøven gennem en reaktiv ion ætsning proces for at fjerne overskydende modstå lag^14,15. Denne proces, men kan være følsomme over for temperatur af fabrikation af de fugtspredende strukturer og omfatter flere trin, der udnytter forskellige belægninger for at sikre nøjagtigheden af den fugtspredende strukturer¹⁶. Det er også sådan, at litografi teknikker ikke er praktisk for makro-skala mønster; mens de stadig give en måde at skabe et mønster af mikrostrukturer på en overflade, er overførselshastigheden af denne procedure langt mindre end ideel til store reproduktion. I betragtning af store, reproducerbare texturering, såsom spin eller dip belægning, der er en iboende mangel styrbar mønstre. Disse metoder opretter en tilfældig array af mikrostrukturer på target overflade men kan skaleres til at omfatte langt større områder end traditionelle litografi teknikker¹⁷.

Den protokol, der er skitseret i denne betænkning forsøger at kombinere de stærke sider ved traditionelle texturering metoder samtidig samtidig fjerne de specifikke svagheder af hver; Det definerer en måde til at fabrikere brugerdefinerede hemiwicking strukturer i forskellige højder, figurer, retningslinjer og materialer på en makro-skala og med potentielt høj overførselshastighed. Forskellige fugtspredende mønstre kan skabes hurtigt med henblik på optimering af fugtspredende egenskaber, såsom retningsbestemt kontrol af væske velocity, formering og blanding af forskellige væsker. Brug af forskellige fugtspredende strukturer kan også give varierende tynd-hinde tykkelse og krumning profiler, som kan bruges til systematisk undersøgelse kobling mellem varme og masse overførsel med forskellig tykkelse og krumning profiler af væsken menisk.

Protocol

1. Opret mønstre kort

1. Bruge en grafik editor, til at oprette det ønskede mønster for de hemiwicking strukturer repræsenteret som et bitmapbillede.
   Bemærk: Nogle af de fugtspredende design parametre (dvs. vinkel gradient, dybde graduering) kan gøres at være afhængige af gråtoneværdier tildelt til hver pixel. Disse gråtoneværdier er derefter redigeret for at ændre det ønskede parameter.
2. Gemme bitmap som en transportabel netværk grafik (png) og opstille fil i en let tilgængelig mappe.

2. anbringelse plastik til at være stemplet for støbning

1. Begynder ved at omsætte den stempling bit fra arbejdsområdet for at undgå enhver utilsigtet kontakt, der kan medføre brud af spids (+z forskydning, figur 1).
2. Sikre plast stempling skimmel/wafer til en fladen for senere stempling på x, y oversættelse fase (Se figur 1). Sikre prøve/fladen på x, y motoriseret stempling fase (figur 1)
3. Juster midten af den plast skimmel/wafer med den stempling bit stempling akse. Dette er gennemført via edb ±x og ±y forskydninger med x, y motoriseret stempling scenen.
4. Oversætte den stempling bit mod den plast skimmel/wafer (-z forskydning, figur 1) indtil den stempling bit er næsten kontakt med skimmel/wafer overflade.

3. stempling plast prøven til PDMS Molding

1. Ved hjælp af edb stempling kontrol programmet, indstille afstanden mellem den stempling bit (tip) og plast skimmel/wafer overflade.
2. Oversætte den stempling bit i små intervaller (-δz forskydning, figur 1) mod overfladen af prøven indtil værktøjet er i kontakt med plastik.
   Bemærk: Bit bør kun let kontakt overfladen.
3. Efter kontakt, oversætte den stempling bit fra prøve at undgå enhver eventuel kontakt mellem bit og prøve under oversættelse (δz ≈ 100 μm).
4. Tildele en pixel afstand (i micron), maksimale og minimale hulrum dybde (i micron), maksimale og minimale vinkel (i grader), oprindelige x og y pixel holdning af mønster og pixel tærskel for nogen grå-skala sammenkædet mønster stempling procedure.
5. Uploade mønstre kort (skabt taktfast 1.1) skal læses af programmet. Baseret på pixel afstand og mønstre kort, bliver placeringen af alle frimærker sendt til steppermotorer.
6. Sikre, at den varme laser er fokuseret på spidsen af den stempling bit og kun aktiveres mens den stempling bit er på vej mod og ind i den plast skimmel.
7. Oprette hulrum ved at trykke smule ind i plastikken mens efter mønstre kort for at opnå den ønskede hemiwicking mønster.
8. Fjerne den stemplede plast skimmel for efterfølgende overflade lakering og polering.
9. Polere overfladen af plast mug bruger 9000 grus, finere våd/tør sandpapir.
   Bemærk: Alternativt, micro mesh slibemidler kan bruges til at sikre fjernelse af overflade indskud denne årsag nedslag omkring søjler i formen PDMS.

4. Opret PDMS Molding

1. Hæld 2 g af elastomer base og 0,2 g elastomer hærder i et bægerglas og bland grundigt i 3 min.
2. Placer blandingen i en evakueret kammer at frigive eventuelle luftbobler fanget i blandingen; Dette trin kan skal gentages flere gange.
   Bemærk: Eksempler på forskellige volumen krav, justere mængden af base og hærdning agent efter behov samtidig bevare forholdet 10:1.
3. Placer den stemplede plast skimmel i en walled beholder, helst ikke meget større end den udvendige diameter af skimmel, for hærdning at forekomme.
4. Hæld PDMS blandingen fri for luftlommer på stemplet plast og i beholderen. Hæld i en spiral, starter i midten af stemplet området, for at forsøge at distribuere PDMS blanding så ligeligt som muligt.
5. Gentag trin 4.2 for nogen luftlommer, som kan have dannet fra hælde blandingen på de stemplede mønster. Placer PDMS blanding og plastik stykke med stemplet mønster på en varm tallerken og varme forsamling ved 100 ° C i 15 min. Derefter varme en yderligere 25 min. ved 65 ° C.
6. Lad PDMS blandingen køle og helbrede i 20 min. før håndtering.
7. Skær kanterne af PDMS plast fra container væg og fjerne PDMS plast fra formen. Opbevar PDMS plast i en overdækket beholder at undgå støvpartikler fra indsamling på overfladen.

5. indbetaling tynd-hinde Metal på PDMS

1. Læg prøven PDMS inde deposition salen forlader nok plads til udløseren for at blive åbnet og lukket uhindret.
2. Trykket deposition kammer til mindst 10 mTorr.
3. Engagere den tørre pumpesystem og indstiller hastigheden, spin til 75 kRPM. Tillade Parlamentet at nå frem til et pres på rækkefølgen 10^-8 Torr.
   Bemærk: Dette vil fjerne de fleste forureninger fra salen; processen kan tage op til 12 timer at fuldføre.
4. Magt på køleren og DC power supply og indstille effekt til 55 W.
5. Åbn argon ventil lidt og presse kammer rækkefølgen 10^-3 Torr. Indstille tør pumpe system 50 kRPM og vente, indtil denne indstillede hastighed er opnået.
6. Reducere magt til 35 W og trykket i salen til 13 mTorr. Åbn lukkeren antændt plasma og starte timeren.
   Bemærk: Antændt plasma bør give en blå, glødelamper glød. Timeren skal angives for ønskede tykkelse af filmen depositum. Det er fastslået, at for 35 W og pres i ca 13 mTorr, forventes en sats på 7 nm deposition pr. minut.
7. Når den ønskede filmtykkelse er opnået, lukke lukkeren og slukke for strømforsyningen.
8. Luk alle ventiler i deposition kammeret og slukke det tørre pumpesystemet. Give tid til tør-pumpe fan til at komme til en komplet stop.
9. Langsomt presse salen indtil den når lokale atmosfæretryk og fjerne prøve, gemme det til fremtidige eksperimenter.

Representative Results

Figur 1 giver en skematisk af hvordan den stempling mekanisme ville skabe formen for de fugtspredende strukturer på en plast støber. For at undersøge kvaliteten af den stempling apparater i fremstilling fugtspredende film, blev to forskellige søjle arrays oprettet for at analysere kvaliteten af søjler for fremtidige fugtspredende eksperimenter. Aspekter af apparatet undersøgt blev rigtigheden af højden af søjlerne (med og uden en dybde graduering), kvaliteten af søjler efter PDMS molding, kvaliteten af søjler efter sputter deposition proces og evne til at strukturer til at oprette hemi-fugtspredende. For at opnå dette, blev to fugtspredende mønster varianter oprettet, som vises en dybde graduering og en anden af ensartet dybde.

Figur 2a viser den bitmap, der blev brugt for at skabe dybde og vinkel gradienter. Det kan ses, at hver søjle kolonne blev tildelt en anden grå skala værdi varierer fra 0 til 95. Dette blev gjort for at have en forskellig dybde for hver søjle kolonne. Tal 2b og 2 c vise søjlerne på PDMS lavet af molding proces. Dette bekræfter, at grå skala værdierne blev brugt påvirke dybde i den plast sprøjtestøbning og derfor højden på søjlen på PDMS prøve. Tabel 1 skitserer dataene fra den dybde graduering og viser procenten af forventet højden fra den stempling mønster. Disse data blev indsamlet fra målinger på 50 søjler eller en komplet vifte, vises i figur 2. Forventet højden af søjlen med given grå skala værdier blev beregnet ud fra følgende ligning:

(1)

hvor h_exp er forventet højden, h_max er den maksimale højde, som defineret af brugeren, h_min er den mindste højde som defineret af brugeren, PT er tærsklen pixel som defineret af brugeren og GSV er den grå skala værdi. Det kan ses, at for en grå skala værdi på nul (dvs. sort), forventet højden bliver den maksimale højde og mens grå skala værdien er lig med pixel tærskel, forventet højden vil være den mindste højde.

Figur 3a viser den bitmap-fil bruges til at oprette en større fugtspredende struktur vifte af konstant søjle højde. Hver sort pixel repræsenterer et hulrum placering, med afstanden mellem stempling forekomster defineret i programmet via pixel afstand. Denne binære tilgang, i modsætning til figur 1a, skaber en ensartet vifte af vinkel og søjle højder. Figur 3b og 3 c leverer en top og side udsigt over søjlerne, henholdsvis. Det kan ses, at processen trods en uniform-højde søjle specifikation, produceret understørrelse søjler. Mens den maksimale højde var indstillet til 100 μm, konstateredes det, at den gennemsnitlige højde af søjlerne var omtrent 71.89 ± 10.18 μm, baseret på 38 søjler. Dette kan tilskrives eventuelle mangler, der kan findes i hulrum, mens de bliver stillet eller på grund af mulige luft lommer, der havde dannet og forblev i hullerne.

Figur 4 viser fire individuelle billeder af søjlerne efter aluminium blev deponeret på eksemplet PDMS. Figur 4a og 4b viser side og ovenfra af søjlerne, henholdsvis, uden en arbejdsfluidet i strukturen fugtspredende. Ligner Hvad sås med eksemplet PDMS højder af prøverne ikke var konsekvent på tværs af alle søjler. Højder og standardafvigelser af prøverne, PDMS og Al sammenholdes og vises i tabel 2. Disse data blev indsamlet efter måling søjler (n = 38) både før og efter aflejring af aluminium på PDMS. Bemærkelsesværdige overfladeruhed var også til stede; Det menes at proceduren slibning anvendes på prøve plade overført til PDMS prøven og blev spejlet på overfladen af aluminium-folie. Det er også muligt at ruhed udelukkende skyldes aflejring proces.

Figur 4 c og 4 d visualisere side og top udsigt over søjlerne, henholdsvis med en arbejdsfluidet i strukturen fugtspredende. Arbejdsvæsken, der blev brugt i dette eksempel blev ethanol. Men vand ikke udviser den samme hemi-wicking forekomst som ethanol gør med denne prøve. Dette fænomen kan tilskrives følgende (eller kombination af): 1) en ikke-ideelle overfladestruktur, 2) resterende overfladeruhed (som vist i figur 4b), 3) urenheder i aluminium belægning, og 4) for tyndt af en indfødt aluminiumoxid lag. Med det sagt, var ethanol i stand til at væge fordi lyophilicity af aluminium oxid, dannet på aluminium overflade. Selvom aluminium kuldioxid er lyophilic, viser det ikke hydrofile egenskaber, forbyder vandet fra fugtspredende. Brugen af kemisk overfladebehandling til PDMS fugtspredende struktur er en anden metode, der kan bruges til at ændre hydrofiliciteten af stikprøve -fx, våde kemi behandling kan bruges til at oprette hydrophylic selvsamlende encellelag (SAMs)¹⁸ . Trods disse mangler beviser dette, at fugtspredende struktur skabt gennem den beskrevne procedure er købedygtig skabe hemi-wicking for en arbejdsfluidet.

Figur 1: skematisk af stempling bit apparat til fabrikation af mikro-mønstrede plast forme. Flytning af den plast skimmel langs x- og y- akserne bestemmes af to computer-kontrollerede stepper motor/stadier, (en for hver retning). Heller styres stempling vinkel (θ) og stempling stempling bit dybde (Δz) af to separate, computer-kontrollerede stepper motor/stadier. Computer-kontrolleret opvarmning laser aktiveres mens bit skaber den stempling hulrum i plast støber. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2: dybde-gradient søjle matrix mønster og PDMS basere. (a) den bitmap, bruges for at fabrikere en 'dybde-gradient' micropillar array. For prægning, pixel grænsen er sat til 100, den maksimale dybde er indstillet til 100 μm, minimum dybden er indstillet til 25 μm og hver pixel er indstillet til at repræsentere en afstand af 100 μm. Baseret på disse værdier, er hver række adskilt af 100 μm, mens afstanden mellem to søjler inden for en række er 200 μm. Grå skala værdien for hver pixel bestemmer afstanden den stempling bit rejser i den plast støber. Derfor, som den grå skala værdier stigning går på tværs af bitmap, falde højder af søjlerne. De forventede højder af søjler med de tilsvarende grå skala-værdier er fastsat. (b) billeder af søjle kolonner 1 til 5 for PDMS base fra området blå boks i nederste venstre hjørne af bitmapbilledet. (c) billeder af søjle kolonner 5-10 til PDMS basen fra den røde boks i nederste højre hjørne af bitmapbilledet. Billede pixel afstanden (b) og (c) er 0.335 μm/pixel. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3: mønster og PDMS base for de fugtspredende strukturer for hemiwicking. (a) den bitmap, bruges til at oprette rektangulære fugtspredende struktur. Dybden er indstillet til 100 μm og hver pixel er indstillet til at repræsentere en afstand af 100 μm. Da alle grå skala værdierne er den samme i denne bitmap, skal alle søjle højder være den samme. Også, i lighed med mønster i figur 2, hver række er adskilt af 100 μm mens afstand mellem to søjler inden for en række er 200 μm. (b) en ovenfra af søjlerne i PDMS fugtspredende struktur, der er støbt ved hjælp af plast støber baseret på bitmap i (a). Billedopløsningen er 0.176 μm/pixel. (c) en sideudsigt over søjlerne i PDMS fugtspredende struktur, der er støbt ved hjælp af plast støber baseret på bitmap i (a). I modsætning til de fugtspredende strukturer præsenteret i figur 2, er søjle højder i fugtspredende struktur mere konsekvent i højden. Billedopløsningen er 0.723 μm/pixel. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4: den fugtspredende strukturer efter Al aflejring med og uden hemiwicking. (a) en sideudsigt over fugtspredende søjlerne lavet i figur 3 efter Al deposition uden ethanol. Tykkelsen af aluminium på toppen af PDMS er omtrent 70 μm. (b) en ovenfra af fugtspredende søjlerne lavet i figur 3 efter Al deposition uden ethanol. (c) en sideudsigt over fugtspredende søjlerne lavet i figur 3 efter Al aflejring med ethanol fugtspredende strukturer (ethanol kan for det meste ses langs bunden af de fokuserede søjler). (d) en ovenfra af fugtspredende søjlerne lavet i figur 3 efter Al aflejring med ethanol fugtspredende i strukturer. (A) og (c), billedopløsningen er 0.723 μm/pixel og (b) og (d), billedopløsningen er 0.176 μm/pixel. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Søjle	Grå skala værdi	Forventet højden (μm)	Målte højde (μm)	% af forventet
1	0	100	59,6	59,6
			± 4.58
2	10	92,5	59.71	64.55
			± 5.88
3	21	84.25	54.71	64.94
			± 5.57
4	31	76.75	46.48	60.56
			± 2,61
5	42	68,5	46.59	68.01
			± 5.21
6	53	60.25	38.92	64,6
			± 1.62
7	63	52.75	31,8	60.28
			± 0,73
8	74	44,5	26.58	59,73
			± 1.49
9	85	36.25	20.13	55.53
			± 1,44
10	95	28.75	16.01	55.69
			± 1,94

Tabel 1: De forventede og målte højder af alle søjle kolonner for dybde gradient mønster.

	Forventet højden (μm)	Betyde målte højde (μm)	Standardafvigelse (μm)
PDMS prøve uden Al depositum	100	71.89	10.18
PDMS prøve med Al depositum	100	61.59	8.493

Tabel 2: PDMS med og uden Al deposition søjle højde sammenligning.

Discussion

En metode er blevet indført for at skabe mønstrede søjle arrays for hemiwicking strukturer; Dette opnås ved prægning hulrum på en plastik plade med en gravering apparater, der følger mønstret fra en bitmap, der oprettes af brugeren. En PDMS blanding er derefter hældes, helbredt og overtrukket med en tynd film af aluminium via deposition. Søjle array egenskaber kan tilpasses afhængigt af den grå skala værdi, der er tildelt i bitmappen efter denne protokol. Dette afgørende aspekt af mønstre kan skabe en bred vifte af mulige fugtspredende strukturer til test, der kan bruges i forskellige applikationer, herunder tynd-hinde forskning og direkte ansøgninger i termiske systemer. Et andet område af sort ikke nævnt i Repræsentative resultater er den vinkel forløb, der kan gennemføres i matrixen. Svarende til den dybde graduering, ændre grå skala værdien af forskellige pixels kan ændre vinklen på borehoved (θ, figur 1).

Et andet vigtigt skridt, der bør tages til efterretning er oprettelsen af PDMS base. Forskelle i søjle højder og deformiteter på og omkring søjlerne er almindelige i de fugtspredende strukturer. Slibning overfladen med micro mesh eller slibende gylle hjælper med at oprette symmetriske prøver og endda PDMS tykkelse. Derudover var evakuering og varmebehandling processer designet til at finde sted samtidig, som varmeelementer blev indarbejdet i formen selv. Dette begrænser effektivt håndtering af brugeren og alle tilknyttede uregelmæssigheder samt luftbårne forurening (dvs. støv partikler) under hærdning fase. Disse overvejelser vil blive gennemført for fremtidige prøver.

Aflejring af materiale på PDMS soklen er endnu et vigtigt skridt, der skal være skræddersyet til hvert eksperiment. De betingelser, der er nævnt i protokollen er aluminium specifikke og som sådan skal ændre som de indbetalende materielle ændringer. Hvis et andet metal er at foretrække, bør ændringer i effekt, kammeret pres og spruttende tid ændres for at opnå de ideelle overflade betingelser for den ønskede deponering materiale. For fremtidige prøver, vil blive deponeret metaller med forskellige overflade energier (dvs.guld, germanium) for at afprøve deres respektive fugtspredende evner. Ved deponeringen af forskellige metaller i fremtiden, skal protokollen opdateres for at korrekt indbetale det ønskede metal på PDMS.

Det største problem, der er blevet indført i fremgangsmåde, hvorved hemiwicking strukturerne er overfladeruhed af prøven. Det kan ses, at overfladefejl findes på PDMS mug (figur 3b) og Al overflade (figur 3b, 3d); Dette kunne skyldes enten den slibning proces eller metal deposition proces. De overfladefejl bliver betragtet som problematisk, da overfladefejl kan påvirke arbejdsfluidet fugtspredende hastighed og front afstand. En ideel eksperiment ville have en glat overflade på og mellem søjlerne, så væsken er i stand til at flyde gennem strukturen fugtspredende uhindret af de overflade betingelser. Den foreslåede løsning er at bruge højere lønklasse (dvs., finere grus) slibemidler til slibning af plast wafer før deposition, samt længere slibning gange. Som fremgår af tabel 1 og tabel 2, baseret søjlen højder ikke fremstilles som forventet på de værdier, der er givet til steppermotorer. Dette kan skyldes afbøjning af prøven langs den stempling akse, mens bit prægning ind i plastikken. Dette problem kan løses ved at øge afstanden bit har til at rejse ind i plastikken; dette, men efterlader en eventuel uoverensstemmelse med søjle højder og søjle-base diameter for fremtidige eksperimenter. Skal udvikles metoder for at begrænse mængden af indbøjningen prøven oplevelser, som øger temperaturen i spidsen for at begrænse modstand fra plastik, eller at sikre prøven på en anden måde.

Mens udfordringer forbliver i den stempling raffineringsproces, er den skitserede metode effektiv til oprettelse af bestilte arrays af sammenlignelige geometri. Metoden bruges til at oprette hemiwicking strukturer, eller nogen mikro-mønstret overflade funktion, viser at prøver kan fremstilles hurtigt til senere behandling på andre laboratorier eller forskningsvirksomheder til en lav pris og i et hurtigere tempo end moderne metoder. Disse hemiwicking strukturer kan nemt fabrikeret for at replikere optimal tynd-hinde krumning og fugtspredende front hastighed. Fugtspredende front hastigheden ville måles ved hjælp af et højhastighedskamera analysere væske foran rejser fra søjle til søjle. Samtidig, kan den tykkelse og krumning profil opnås ved hjælp af en reflectometry og interferometri tilgang, der er blevet påvist i tidligere forsøg på kanten søjler⁶. Selvregulerende arten af de fugtspredende strukturer vil hjælpe med at opretholde en konstant tynd-hinde region for analyse, trods de forskellige overflade energier i varierende væsker og på overfladen. Med denne metode, kan fugtspredende struktur varianter fremstilles hurtigt med henblik på forståelsen af effekter fugtspredende geometri har på tynd-hinde region og fugtspredende forsiden af forskellige væsker.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
NI-DAQ 9403	National Instruments	370466AE-01	The communication interface between the camera and the control switch for the laser.
Control Switch	Crouzet	GN84134750	A controller to use for the laser that activates the laser based on the voltage sent by the DAQ.
Flea Camera	FLIR	FL3-U3-120S3C-C	A flea camera used for imaging the drill bit on the plastic mold.
Flea Imaging Camera	Point Grey	FL3-U3-20E4M-C	A flea camera used for obtaining the side images of the pillars.
200 Steps/rev, 12V-350mA Stepper Motor (x2)	AdaFruit	324	The stepper motors are used to control the depth and angle of the end mill.
10x Infinity Corrected Long Working Distance Objective	Mitutoyo	#46-144	The objective used to get the image of the side of the pillars.
15x Infinite Conjugate, UV Coated, ReflX Objective	TechSpec	#58-417	The objective used to get the image of the top of the pillars.
72002 0.002D X 0.006 LOC Carbide SQ 2FL Miniature End Mill	Harvey Tools	72002	The drill bit that was used to create holes in the plastic mold.
DC Power Delivery at 1 kW	Advanced Energy	MDX-1K	Used to power the deposition sputterer.
Turbo-V 70LP Nacro Torr Pump	Varian	9699336	Turbo Pump used to reduce pressure inside deposition chamber.
2000mw, 405nm High-Power Blue Light Focus Laser	WDLasers	KREE	Sample Heating Laser
5.875" I.D. Dessicator w/ 0.25" Tube Connections	McMaster-Carr	2204K5	PDMS Dessicator
SYLGARD 184 Silicone Elastomer, 0.5kg Kit	Dow-Corning	4019862	The PDMS Kit used to make the base.
Diaphragm Air Compressor / Vacuum Pump	Gast	DOL-701-AA	Dessicator Vacuum Pump
Motorized Linear Stages (2x)	Standa	8MT175	The stepper motors used to control the sample plate in the x- and y- direction.
2" Diameter Unmounted Poistive Achromatic Doublets, AR Coated: 400-700 nm	ThorLabs	AC508-150-A	The achromat was ued in order to obtain the images of the side of the pillars.
Flea 3 Mono  Camera, 2448 X 2048 Pixels	Point Grey	FL3-GE-50S5M-C	A flea camera used for imiaging the top of the pillars.
Digital Vacuum Transducer	Thyrcont Vacuum Instruments	4940-CF-212734	Used for monitoring pressure inside deposition chamber.
Pressurized Argon Tank Resovoir	Airgas	AR RP300	Gas used in deposition process.
1-D Translation Stage	Newport Corporation	TSX-1D	A translation stage used to move the camera to focus on the end mill.
Cylindrical Laser Mount (x2)	Newport Corporation	ULM-TILT-M	The laser mount was used to move the camera to focus on the end mill.
Benchtop Chiller with Centrifugal Pump, 120V, 60Hz	Polyscience	LS51MX1A110C	A chiller used for the deposition assembly.
Alcatel Adixen 2010SD XP, Explosion Proof Motor, Rotary Vane Vacuum Pump, 1-Phase	Ideal Vacuum Products	210SDMLAM-XP	A vacuum pump used for the deposition assembly.
Fan, 105 CFM, 115 V (x2)	Comair Rotron	MU2A1	A fan used for cooling certain aspects of the deposition assembly.