Een eenvoudig protocol is bedoeld voor de fabricage van hemiwicking structuren van verschillende maten, vormen en materialen. Het protocol gebruikt een combinatie van fysieke stampen, PDMS molding en dunne-film oppervlakte wijzigingen via gemeenschappelijke materialen afzetting technieken.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Schaalbare stempel drukken en fabricage van Hemiwicking oppervlakken
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Hemiwicking is een proces waarbij een vloeistof wets een patroon oppervlak dan de lengte van de normale bedplassen als gevolg van een combinatie van capillaire actie en imbibition. Dit verschijnsel van bedplassen is belangrijk in vele technische gebieden variërend van fysiologie aan de luchtvaart-en Ruimtevaarttechniek. Op dit moment bestaan verscheidene verschillende technieken voor het fabriceren van hemiwicking structuren. Deze conventionele methoden, echter zijn vaak tijdrovend en moeilijk te schaal-up voor grote gebieden of zijn moeilijk om aan te passen voor specifieke, nonhomogeneous patronen geometrieën. De gepresenteerde protocol biedt onderzoekers met een eenvoudige, schaalbare, en kosteneffectieve methode voor het fabriceren van micro-patroon hemiwicking oppervlakken. De methode produceert wicking structuren door het gebruik van de stempel afdrukken, Polydimethylsiloxaan (PDMS) molding en dunne-film oppervlaktecoatings. Het protocol is voor hemiwicking met ethanol op PDMS micropillar arrays bedekt met een 70 nm dikke aluminium dunne-film aangetoond.
Inleiding
Onlangs is er een toegenomen belangstelling voor zijnde kundig voor zowel actief als passief beheersen de bevochtiging, verdamping, en het mengen van vloeistoffen. Uniek getextureerde hemiwicking oppervlakken bieden een nieuwe oplossing voor het koelen van technieken, omdat deze gestructureerde oppervlakken als een vloeistof (en/of warmteopwekking) pomp zonder bewegende delen fungeren. Deze vloeiende bewegingen wordt gedreven door een cascade van capillaire actie gebeurtenissen die zijn gekoppeld aan de dynamische kromming van de vloeibare dunne-film. In het algemeen, wanneer een vloeistof wets een harde ondergrond, vormt een gebogen vloeibare dunne-film (dat wil ....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Maak de patronen-kaart
- Met behulp van een grafische editor, maak het gewenste patroon voor de hemiwicking-structuren weergegeven als een bitmapafbeelding.
Opmerking: Sommige van de wicking ontwerpparameters (dat wil zeggen, hoek verloop, diepte verloop) kan naar worden gestreefd afhankelijk van de grijswaarden toegewezen aan elke pixel. Deze grijswaarden worden vervolgens bewerkt om te wijzigen de gewenste parameter. - Sla de bitmap als een draagbare netwerk afbeelding (.png) en plaats het bestand in een map beschikbaar.
2. het plaatsen van de Plastic worden geviseerd voor Molding
- Beginnen me....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Figuur 1 geeft een schematische voorstelling van hoe het stempelen mechanisme zou het maken van de mal voor de wicking structuren op een plastic mal. Voor het onderzoek naar de kwaliteit van het stempelen toestellen in het vervaardigen van wicking films, werden twee verschillende pijler matrices gecreëerd om de kwaliteit van de pijlers voor de toekomstige wicking experimenten te analyseren. Aspecten van het apparaat onderzocht werden de nauwkeurigheid van de .......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Een methode is ingevoerd om te maken patroon pijler arrays voor hemiwicking structuren; Dit wordt bereikt door inprenting holtes op een plastic wafer met een gravure-apparaat dat patronen van een bitmap gemaakt door de gebruiker volgt. Een mengsel van PDMS is dan gegoten, genezen en bedekt met een dunne film van aluminium via afzetting. De kenmerken van de matrix pijler kunnen worden aangepast afhankelijk van de grijstinten waarde die is toegewezen in de bitmap volgens dit protocol. Dit cruciale aspect van patro.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben geen onthullingen aan met betrekking tot dit document vermeld.
Dankbetuigingen
Dit materiaal is gebaseerd op onderzoek gedeeltelijk gesponsord door de Amerikaanse Office of Naval Research onder Grant nr. N00014-15-1-2481 en de National Science Foundation onder Grant No. 1653396. De standpunten en conclusies hierin zijn die van de auteurs en moet niet worden geïnterpreteerd als noodzakelijkerwijs het officiële beleid of aantekeningen, hetzij expliciet of impliciet, van Amerikaanse Office of Naval Research, de National Science Foundation, of de regering van de Verenigde Staten.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| NI-DAQ 9403 | National Instruments | 370466AE-01 | De communicatie-interface tussen de camera en de schakelknop voor de laser. |
| Control Switch | Crouzet | GN84134750 | Een controller om te gebruiken voor de laser die de laser activeert op basis van de spanning die door de DAQ wordt verzonden. |
| Flea Camera | FLIR | FL3-U3-120S3C-C | Een flea-camera die wordt gebruikt voor het maken van beelden van de boorkop op de kunststof mal. |
| Flea Imaging Camera | Point Grey | FL3-U3-20E4M-C | Een flea-camera die wordt gebruikt om de zijbeelden van de pilaren te verkrijgen. |
| 200 Steps/rev, 12V-350mA Stepper Motor (x2) | AdaFruit | 324 | De stapmotoren worden gebruikt om de diepte en hoek van de frees te regelen. |
| 10x Infinity Corrected Long Working Distance Objective | Mitutoyo | #46-144 | Het objectief dat wordt gebruikt om het beeld van de zijkant van de pilaren te verkrijgen. |
| 15x Infinite Conjugate, UV Coated, ReflX Objective | TechSpec | #58-417 | Het objectief dat wordt gebruikt om het beeld van de bovenkant van de pilaren te verkrijgen. |
| 72002 0.002D X 0.006 LOC Carbide SQ 2FL Miniature End Mill | Harvey Tools | 72002 | De boorkop die werd gebruikt om gaten in de kunststof mal te maken. |
| DC Power Delivery at 1 kW | Advanced Energy | MDX-1K | Wordt gebruikt om de depositiesputter te voeden. |
| Turbo-V 70LP Nacro Torr Pump | Varian | 9699336 | Turbopomp die wordt gebruikt om de druk in de depositiekamer te verminderen. |
| 2000mw, 405nm High-Power Blue Light Focus Laser | WDLasers | KREE | Monsterverwarmingslaser |
| 5.875" I.D. Dessicator w/ 0.25" Tube Connections | McMaster-Carr | 2204K5 | PDMS-dessiccator |
| SYLGARD 184 Silicone Elastomer, 0.5kg Kit | Dow-Corning | 4019862 | Het PDMS-kit dat wordt gebruikt om de basis te maken. |
| Diaphragm Air Compressor / Vacuum Pump | Gast | DOL-701-AA | Dessicator vacuümpomp |
| Motorized Linear Stages (2x) | Standa | 8MT175 | De stapmotoren die worden gebruikt om de monsterschaal in de x- en y-richting te regelen. |
| 2" Diameter Unmounted Poistive Achromatic Doublets, AR Coated: 400-700 nm | ThorLabs | AC508-150-A | De achromat werd gebruikt om de beelden van de zijkant van de pilaren te verkrijgen. |
| Flea 3 Mono Camera, 2448 X 2048 Pixels | Point Grey | FL3-GE-50S5M-C | Een flea-camera die wordt gebruikt voor het maken van beelden van de bovenkant van de pilaren. |
| Digital Vacuum Transducer | Thyrcont Vacuum Instruments | 4940-CF-212734 | Wordt gebruikt voor het bewaken van de druk in de depositiekamer. |
| Pressurized Argon Tank Resovoir | Airgas | AR RP300 | Gas dat wordt gebruikt in het depositieproces. |
| 1-D Translation Stage | Newport Corporation | TSX-1D | Een translatie-platform dat wordt gebruikt om de camera te verplaatsen om op de frees te focussen. |
| Cylindrical Laser Mount (x2) | Newport Corporation | ULM-TILT-M | De laserbevestiging werd gebruikt om de camera te verplaatsen om op de frees te focussen. |
| Benchtop Chiller with Centrifugal Pump, 120V, 60Hz | Polyscience | LS51MX1A110C | Een koelinstallatie die wordt gebruikt voor de depositie-eenheid. |
| Alcatel Adixen 2010SD XP, Explosion Proof Motor, Rotary Vane Vacuum Pump, 1-Phase | Ideal Vacuum Products | 210SDMLAM-XP | Een vacuümpomp die wordt gebruikt voor de depositie-eenheid. |
| Fan, 105 CFM, 115 V (x2) | Comair Rotron | MU2A1 | Een ventilator die wordt gebruikt voor het koelen van bepaalde aspecten van de depositie-eenheid. |
Referenties
- 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.....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
