Ein einfaches Protokoll ist für die Herstellung von Hemiwicking Strukturen unterschiedlicher Größen, Formen und Materialien zur Verfügung gestellt. Das Protokoll verwendet eine Kombination von physischen Stanzen, PDMS Guß und Dünnschicht-Oberflächenmodifikationen über gängige Materialien Ablagerung Techniken.
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Methodenartikel
Skalierbare Stempeldruck und Fertigung von Hemiwicking Oberflächen
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Hemiwicking ist ein Prozess, wo eine Flüssigkeit eine gemusterte Oberfläche außerhalb seiner normalen Benetzung Länge durch eine Kombination von Kapillarwirkung und Imbibition benetzt. Dieses Phänomen der Benetzung ist in vielen technischen Bereichen von Physiologie bis hin zu Luftfahrttechnik wichtig. Derzeit gibt es verschiedene Techniken zur Herstellung von Hemiwicking Strukturen. Diese konventionellen Methoden, jedoch sind oft zeitaufwändig und sind schwer zu skalieren für große Flächen oder schwer für spezifische, Grundstimmung Musterung Geometrien anpassen. Die vorgestellte Protokoll sieht Forscher mit einer einfachen, skalierbare und kostengünstige Methode zur Herstellung von Mikro-gemusterte Hemiwicking Oberflächen. Die Methode fertigt Feuchtigkeitstransport Strukturen durch den Einsatz von Stempeldruck, Polydimethylsiloxan (PDMS) Formen und Dünnschicht-Oberflächenbeschichtungen. Das Protokoll wird für Hemiwicking mit Ethanol auf PDMS-Micropillar-Arrays mit einer 70 nm dicken Aluminium Dünnschicht-beschichtet demonstriert.
Einleitung
Vor kurzem gab es erhöhte Interesse an in der Lage, sowohl aktiv als auch passiv die Benetzung, Verdunstung, Steuern und Mischen von Flüssigkeiten. Einzigartig texturierte Hemiwicking Flächen sorgen für eine neuartige Lösung zur Kühlung Techniken, weil diese strukturierten Oberflächen als Flüssigkeit (und/oder Wärme) Pumpe ohne bewegte Teile handeln. Diese flüssigen Bewegung wird durch eine Kaskade der Kapillarwirkung Ereignisse im Zusammenhang mit der dynamischen Krümmung des flüssigen Dünnschicht angetrieben. Im Allgemeinen wenn eine Flüssigkeit mit eine feste Oberfläche benetzt, bildet eine geschwungene flüssige Dünnschicht-(z. B. flüssige Meniskus) schnel....
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Protokoll
(1) die Musterung Karte erstellen
- Mit einem Grafikeditor, erstellen Sie das gewünschte Muster für die Hemiwicking Strukturen als ein Bitmap-Bild dargestellt.
Hinweis: Einige der Feuchtigkeitstransport Design-Parameter (z. B. Winkel Farbverlauf, Tiefe Gradient) erfolgen, abhängig von der Graustufenwerte, jedes Pixel zugewiesen werden. Diese Graustufenwerte sind dann bearbeitet, um den gewünschten Parameter zu ändern. - Speichern Sie die Bitmap als eine tragbare Netzgrafik (.png) und legen Sie die Datei in einem Ordner verfügbar.
2. platzieren den Kunststoff für Formteil abgestempelt werden
- Beginn....
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Ergebnisse
Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung des wie Stanzen Mechanismus die Form für die Feuchtigkeitsregulierung Strukturen auf eine Kunststoff-Formenbau führen würde. Um die Qualität der Stempel Vorrichtung in der Herstellung von Feuchtigkeitstransport Filme zu untersuchen, wurden zwei verschiedene Säule Arrays geschaffen, um die Qualität der Säulen für zukünftige Feuchtigkeitstransport Experimente zu analysieren. Aspekte des Geräts untersucht wurden di.......
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Diskussion
Eine Methode wurde eingeführt, um gemusterte Säule Arrays für Hemiwicking Strukturen zu schaffen; Dies geschieht durch Prägung Hohlräume auf einem Kunststoff-Wafer mit einer Gravur-Vorrichtung, die Strukturierung von einer Bitmap, die vom Benutzer erstellten folgt. Eine PDMS-Mischung ist dann gegossen, geheilt und mit einem dünnen Film von Aluminium über Abscheidung beschichtet. Die Säule-Array-Eigenschaften können je nach den Grauwert angepasst werden, die in der Bitmap nach diesem Protokoll zugewiesen ist. Die.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben keine Angaben zu erwähnen für dieses Papier.
Danksagungen
Dieses Material basiert auf Forschung teilweise gesponsert von der United States Office of Naval Research Grant No. N00014-15-1-2481 und die National Science Foundation unter Grant Nr. 1653396. Ansichten und Schlussfolgerungen enthaltenen sind diejenigen der Autoren und nicht notwendigerweise repräsentiert die offizielle Politik oder Vermerke, entweder ausdrücklich oder stillschweigend, des U.S. Office of Naval Research, der National Science Foundation, interpretiert werden oder die Regierung der Vereinigten Staaten.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| NI-Datenerfassung 9403 | National Instruments | 370466AE-01 | Die Kommunikationsschnittstelle zwischen der Kamera und dem Steuerschalter für den Laser. |
| Steuerschalter | Crouzet | GN84134750 | Ein Controller, der für den Laser verwendet wird und den Laser basierend auf der vom Datenerfassungsgerät gesendeten Spannung aktiviert. |
| Flohkamera | FLIR | FL3-U3-120S3C-C | Eine Flohkamera, die zur Abbildung des Bohrers auf der Kunststoffform verwendet wird. |
| Flohkamera | Point Grey | FL3-U3-20E4M-C | Eine Flohkamera, die zur Aufnahme der Seitenbilder der Säulen verwendet wird. |
| 200 Schritte/U, 12V-350mA Schrittmotor (x2) | AdaFruit | 324 | Die Schrittmotoren werden zur Steuerung der Tiefe und des Winkels des Schaftfräsers verwendet. |
| 10x unendlich korrigiertes Objektiv mit langem Arbeitsabstand | #46-144 | Das Ziel, das verwendet wird, um das Bild der Seite der Säulen zu erhalten. | |
| 15x Unendliches Konjugat, UV-beschichtet, ReflX Objektiv | TechSpec | #58-417 | Das Objektiv, das verwendet wird, um das Bild der Spitze der Säulen zu erhalten. |
| 72002 0,002D x 0,006 LOC Hartmetall SQ 2FL Miniatur-Schaftfräser | Harvey Tools | 72002 | Der Bohrer, mit dem Löcher in die Kunststoffform gebohrt wurden. |
| DC Power Delivery mit 1 kW | Advanced Energy | MDX-1K | Wird zum Antrieb des Abscheidungssputterers verwendet. |
| Turbo-V 70LP Nacro Torr Pumpe | Varian | 9699336 | Turbopumpe zur Druckreduzierung in der Abscheidungskammer. |
| 2000 mW, 405 nm Hochleistungs-Blaulichtfokus-Laser | WDLaser | KREE | Probenheizlaser |
| 5,875" ID-Dessikkator mit 0,25" Rohranschlüssen | McMaster-Carr | 2204K5 | PDMS-Exsikkator |
| SYLGARD 184 Silikonelastomer, 0,5 kg Kit | Dow-Corning | 4019862 | Das PDMS-Kit, das zur Herstellung der Basis verwendet wurde. |
| Membran-Luftkompressor / Vakuumpumpe | Gast | DOL-701-AA | Exsikkator-Vakuumpumpe |
| Motorisierte Lineartische (2x) | Standa | 8MT175 | Die Schrittmotoren, die zur Steuerung der Probenplatte in x- und y-Richtung verwendet werden. |
| 2" Durchmesser ungefasste poistive achromatische Dubletten, AR-beschichtet: 400-700 nm | ThorLabs | AC508-150-A | Der Achromat wurde verwendet, um die Bilder von der Seite der Säulen zu erhalten. |
| Floh 3 Mono Kamera, 2448 x 2048 Pixels | Point Grey | FL3-GE-50S5M-C | Eine Flohkamera, die zur Nachahmung der Oberseite der Säulen verwendet wird. |
| Digitaler Vakuummessumformer | Thyrcont Vacuum Instruments | 4940-CF-212734 | Zur Überwachung des Drucks in der Abscheidungskammer. |
| Unter Druck stehender Argontank Resovoir | Airgas | AR RP300 | Gas, das im Abscheidungsprozess verwendet wird. |
| 1D-Verschiebungstisch | Newport Corporation | TSX-1D | Ein Verschiebungstisch, der verwendet wird, um die Kamera zu bewegen, um auf den Schaftfräser zu fokussieren. |
| Zylindrische Laserhalterung (x2) | Newport Corporation | ULM-TILT-M | Die Laserhalterung wurde verwendet, um die Kamera so zu bewegen, dass sie auf den Schaftfräser fokussiert. |
| Tischkühler mit Kreiselpumpe, 120 V, 60 Hz | Polyscience | LS51MX1A110C | Ein Kühler, der für die Abscheidungsmontage verwendet wird. |
| Alcatel Adixen 2010SD XP, explosionsgeschützter Motor, Drehschieber-Vakuumpumpe, 1-phasig | Ideal Vakuum Produkte | 210SDMLAM-XP | Eine Vakuumpumpe, die für die Abscheidungsmontage verwendet wird. |
| Lüfter, 105 CFM, 115 V (x2) | Comair Rotron | MU2A1 | Ein Lüfter zur Kühlung bestimmter Aspekte der Abscheidungsanordnung. |
Referenzen
- 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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Nachdrucke und Genehmigungen
