Summary
Um método de fabricação simples e econômico baseado na técnica de evaporação de solvente é apresentado para otimizar o desempenho de um sensor de pressão capacitivo macio, que é possibilitado pelo controle de porosidade na camada dielétrica usando diferentes razões de massa da solução de moldagem PDMS/tolueno.
Abstract
Os sensores de pressão suave desempenham um papel significativo no desenvolvimento da sensação tátil "homem-máquina" em robótica suave e interfaces hápticas. Especificamente, sensores capacitivos com matrizes poliméricas micro-estruturadas têm sido explorados com considerável esforço devido à sua alta sensibilidade, ampla faixa de linearidade e rápido tempo de resposta. No entanto, a melhoria do desempenho de detecção muitas vezes depende do projeto estrutural da camada dielétrica, que requer instalações sofisticadas de microfabricação. Este artigo relata um método simples e de baixo custo para fabricar sensores de pressão capacitivos porosos com sensibilidade melhorada usando o método baseado em evaporação de solvente para ajustar a porosidade. O sensor consiste em uma camada dielétrica porosa de polidimetilsiloxano (PDMS) colada com eletrodos superior e inferior feitos de compósitos poliméricos condutores elásticos (ECPCs). Os eletrodos foram preparados por lama condutora de PDMS dopada com nanotubos de carbono (CNTs) em filmes de PDMS padronizados por molde. Para otimizar a porosidade da camada dielétrica para melhorar o desempenho de sensoriamento, a solução de PDMS foi diluída com tolueno de diferentes frações mássicas em vez de filtrar ou moer o agente formador de poros de açúcar (PFA) em diferentes tamanhos. A evaporação do solvente tolueno permitiu a rápida fabricação de uma camada dielétrica porosa com porosidades controláveis. Confirmou-se que a sensibilidade poderia ser aumentada mais duas vezes quando a relação tolueno/PDMS foi aumentada de 1:8 para 1:1. A pesquisa proposta neste trabalho possibilita um método de baixo custo de fabricação de pinças robóticas macias biônicas totalmente integradas com mecanorreceptores sensoriais macios de parâmetros de sensores sintonizáveis.
Introduction
Nos últimos anos, sensores flexíveis de pressão vêm chamando a atenção devido à sua indispensável aplicação em robótica suave 1,2,3, interfaces hápticas "homem-máquina" 4,5 e monitoramento de saúde 6,7,8. Geralmente, os mecanismos de detecção de pressão incluem piezoresistiva 1,4,7, piezelétrica 2,6, capacitiva 2,3,9,10,11,12,13 e triboelétrica 8 Sensores. Dentre eles, os sensores de pressão capacitivos destacam-se como um dos métodos mais promissores em sensoriamento tátil devido à sua alta sensibilidade, baixo limite de detecção (LOD), etc.
Para um melhor desempenho de sensoriamento, várias microestruturas, como micropirâmides 2,9,14, micropilares 15 e microporos9,10,11,12,13,16,17 foram introduzidas em sensores de pressão capacitivos flexíveis, e os métodos de fabricação também foram otimizados para melhorar ainda mais o sensoriamento desempenho de tais estruturas. No entanto, a maioria dessas estruturas requer instalações sofisticadas de microfabricação, o que aumenta significativamente os custos de fabricação e as dificuldades operacionais. Por exemplo, como a microestrutura mais comumente usada em sensores de pressão mole, as micropirâmides contam com wafers de Si definidos litograficamente e gravados a úmido como molde de moldagem, o que requer equipamentos de precisão e um ambiente de sala limpa rigoroso 9,14. Portanto, estruturas de microporos (estruturas porosas) que podem ser feitas por processos de fabricação simples e com matérias-primas de baixo custo, mantendo alto desempenho de sensoriamento, têm chamado cada vez mais atenção recentemente9,10,11,12,13,16,17 . Isso será discutido, juntamente com as desvantagens da mudança do PFA e sua quantidade, como motivação para o uso do nosso método de controle de frações.
Neste trabalho, este trabalho propõe um método simples e de baixo custo baseado na técnica de evaporação de solvente para fabricar um sensor de pressão capacitivo flexível poroso com porosidade controlável. O processo completo de fabricação inclui a fabricação da camada dielétrica porosa do PDMS, o revestimento de raspagem dos eletrodos e a colagem de três camadas funcionais. Especificamente, este trabalho utiliza de forma inovadora uma solução mista PDMS/tolueno com uma certa razão de massa para fabricar a camada dielétrica porosa de PDMS com base no molde da mistura açúcar/eritritol. Enquanto isso, um tamanho uniforme de partícula de PFA garante morfologia e distribuição uniforme dos poros; assim, a porosidade pode ser controlada alterando-se a relação PDMS/massa de tolueno. Os resultados experimentais mostram que a sensibilidade do sensor de pressão proposto pode ser aumentada mais de duas vezes aumentando a relação PDMS/massa de tolueno de 1:8 para 1:1. A variação na espessura da parede dos microporos devido às diferentes relações de massa PDMS/tolueno também é confirmada por imagens de microscópio óptico. O sensor de pressão capacitivo suave otimizado mostra um alto desempenho de sensoriamento com sensibilidade e tempo de resposta de 3,47% kPa−1 e 0,2 s, respectivamente. Este método alcança a fabricação rápida, de baixo custo e fácil operação de uma camada dielétrica porosa com porosidade controlável.
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Protocol
1. Fabricação do sensor de pressão capacitivo macio com uma camada dielétrica porosa de PDMS
- Fabricação da camada dielétrica porosa de PDMS
- Prepare o modelo poroso de açúcar/eritritol seguindo os passos abaixo.
- Filtrar o açúcar com peneiras de amostra com aberturas de 270 μm e 500 μm. Escolha açúcar com diâmetro de partícula na faixa de 270-500 μm.
NOTA: Um tamanho de partícula de açúcar maior ou menor também é aceitável, desde que a uniformidade esteja dentro dos limites de tolerância. O diâmetro da partícula de açúcar afetará o tamanho dos poros da camada porosa de PDMS fabricada em uma etapa posterior, mas não determinará o tamanho dos poros completamente. - Moer eritritol (ver Tabela de Materiais) em pó para garantir uma mistura mais uniforme com o açúcar.
- Pesar uma certa quantidade de açúcar filtrado e eritritol em pó com uma proporção de massa de 20:1. Agite para misturá-los uniformemente.
- Encher a mistura açúcar/eritritol num molde metálico de açúcar/eritritol obtido comercialmente (ver Tabela de Materiais). Pressione a superfície para tornar o enchimento compacto.
NOTA: Para garantir uma fácil desmoldagem na próxima etapa, uma camada de folha de Al pode ser colocada no molde antes do açúcar/eritritol. - Aquecer o molde com a mistura açúcar/eritritol em estufa de convecção a 135 °C durante 2 horas, como mostra a figura 1A. Depois de esfriar à temperatura ambiente, retire o açúcar da placa de caroço (ou seja, o molde poroso).
- Filtrar o açúcar com peneiras de amostra com aberturas de 270 μm e 500 μm. Escolha açúcar com diâmetro de partícula na faixa de 270-500 μm.
- Fabricar a camada dielétrica PDMS controlável por porosidade.
- Pesar 5 g de tolueno, 5 g de base de PDMS e 0,5 g de agente de cura de PDMS (ver Tabela de Materiais) em um tubo de centrífuga (ou seja, a relação de massa de base PDMS/tolueno/agente de cura é de 10:10:1). Mexa a solução uniformemente.
NOTA: A razão de massa da solução base de PDMS para o agente de cura é fixada em 10:1, enquanto a razão de massa de PDMS para tolueno é usada para controlar a porosidade da camada dielétrica de PDMS. A porosidade diminui com o aumento da fração PDMS. A porosidade mínima é obtida quando não se adiciona tolueno. - Centrifugar a solução a 875 x g durante 30 s à temperatura ambiente para remover as bolhas de ar.
Observação : se o volume da solução é grande, a solução pode ser preparada em um copo. O tratamento centrífugo é substituído por desgaseificação a vácuo por 15 min. - Colocar o molde quadrado de açúcar/eritritol poroso obtido no passo 1.1.1 numa placa de Petri. Insira fita dupla face como espaçadores sob os quatro cantos para levantar o molde da superfície da placa de Petri.
NOTA: O modelo também pode ser colocado em um wafer Si, mas esse método levará a uma camada mais espessa de PDMS na interface entre o modelo e o wafer Si, o que pode afetar o desempenho do sensor. - Despeje a solução de PDMS/tolueno sobre o molde e incline levemente a placa de Petri para que a solução possa preencher completamente todas as lacunas entre as partículas de açúcar, como mostrado na Figura 1B.
- Coloque a placa de Petri com o molde poroso preenchido com solução de PDMS/tolueno em um dessecador a vácuo e desgaseifique por 20 min.
- Transfira a placa de Petri do exsicador a vácuo para o forno a 90 °C por 45 min para evaporar o tolueno e curar o PDMS líquido.
- Imergir o PDMS curado embutido no molde poroso em água deionizada (água DI), como mostra a Figura 1C. Aqueça numa placa quente a 140 °C até que o molde de açúcar se dissolva completamente. Limpe o PDMS poroso com água DI.
- Pesar 5 g de tolueno, 5 g de base de PDMS e 0,5 g de agente de cura de PDMS (ver Tabela de Materiais) em um tubo de centrífuga (ou seja, a relação de massa de base PDMS/tolueno/agente de cura é de 10:10:1). Mexa a solução uniformemente.
- Prepare o modelo poroso de açúcar/eritritol seguindo os passos abaixo.
- Fabricação das camadas de eletrodos flexíveis à base de ECPCs
- Sintetize a tinta ECPCs.
- Pesar 0,16 g de CNTs (diâmetro: 10-20 nm, comprimento: 10-30 μm, ver Tabela de Materiais) e 4 g de tolueno em um copo, e agitar magneticamente a 250 rpm por 1,5 h. Enquanto isso, pese 2 g de base de PDMS e 2 g de tolueno em um copo e mexa magneticamente a 200 rpm por 1 h. Cubra o copo com película de vedação enquanto agita para evitar a evaporação do solvente.
- Misture a suspensão CNTs/tolueno com a solução de base/tolueno PDMS e cubra o copo com uma película de vedação. Agite magneticamente a 250 rpm por 2 h.
- Adicionar 0,2 g de agente de cura PDMS à solução mista. Agitar magneticamente a 75 °C e 250 rpm durante 1 h. Descubra o copo para evaporação do solvente e concentração da suspensão ao agitar, como mostrado na Figura 1D, E.
NOTA: A duração da agitação e do aquecimento é ajustável. A viscosidade da mistura aumenta com o tempo de agitação, o que facilita a operação seguinte do revestimento de raspagem. No entanto, a duração não deve ser muito longa para impedir a cura da solução PDMS. Quando a mistura é concentrada a uma viscosidade conveniente para o revestimento de raspagem, o processo de síntese de tinta ECPCs é concluído.
- Raspe os eletrodos seguindo os passos abaixo.
- Pesar tolueno, base PDMS e agente de cura PDMS em um tubo de centrífuga com uma relação de massa de 2:10:1. Mexa a solução uniformemente.
- Centrifugar a solução a 875 x g durante 30 s à temperatura ambiente para remover as bolhas de ar.
- Despeje 1,3 g de solução de PDMS/tolueno em um molde metálico de eletrodo obtido comercialmente (ver Tabela de Materiais) com um padrão de eletrodo em relevo, como mostrado na Figura 1F.
NOTA: O padrão em relevo na parte inferior do molde tem 0,2 mm de espessura. - Coloque o molde em um dessecador a vácuo e desgaseifique por 10 min.
- Curar o PDMS no molde em uma placa quente a 90 °C por 15 min. Descascar o filme PDMS estampado após arrefecer à temperatura ambiente.
- Conecte o lado plano do filme PDMS em um wafer de Si (ou seja, exponha o lado com o padrão de eletrodo). Certifique-se de que não existem bolhas de ar entre o filme PDMS e o wafer Si.
- Revestir a tinta ECPCs preparada na etapa 1.2.1 no padrão de eletrodos, como mostra a Figura 1G . Limpe o excesso de tinta com um lenço sem pó mergulhado em álcool isopropílico (IPA).
- Cure a tinta ECPCs em uma placa quente a 90 °C por 15 min.
- Repita os passos 1.2.2.3-1.2.2.8 para fabricar as camadas superior e inferior do eléctrodo.
- Sintetize a tinta ECPCs.
- Colagem e embalagem dos sensores capacitivos macios
- Fixe o fio metálico (ver Tabela de Materiais) ao eléctrodo. Solte tinta condutiva prateada (consulte Tabela de Materiais) no local de conexão para garantir uma boa condutividade, como mostra a Figura 1H. Aguarde até que a tinta condutora de prata seque à temperatura ambiente.
- Solte a solução líquida de PDMS preparada na etapa 1.2.2.1 na conexão para selar completamente a tinta condutora de prata seca. Curar o PDMS numa placa quente a 90 °C durante 15 minutos.
- Repita as etapas 1.3.1-1.3.2 para conectar o fio para as camadas superior e inferior do eletrodo.
- Aplicar uniformemente sobre o filme do eléctrodo uma fina camada de PDMS líquido preparado no passo 1.2.2.1 como camada de adesão para ligação entre a camada do eléctrodo e a camada dieléctrica.
- Coloque a camada dielétrica porosa de PDMS fabricada na etapa 1.1.2 sobre a camada de eletrodos.
- Curar a cola PDMS numa placa quente a 95 °C durante 10 minutos. Coloque uma placa de Petri de vidro sobre o PDMS poroso para garantir um bom contato entre as duas camadas durante o aquecimento.
- Repita o passo 1.3.4 para a outra camada de eléctrodos. Inverter a camada eletrodo-dielétrica colada obtida na etapa 1.3.6 e colocá-la sobre a outra camada de eletrodo único (isto é, ter a camada porosa de PDMS em contato direto com a camada de eletrodo). Certifique-se de que os dois eletrodos estejam estritamente alinhados um ao outro.
- Repetir o passo 1.3.6 para terminar a ligação entre a camada porosa de PDMS e a outra camada de eléctrodos.
NOTA: Uma ilustração do sensor final é mostrada na Figura 1I. Ilustrações da estrutura e dos materiais do sensor são mostradas na Figura 1J.
2. Processo experimental de caracterização do desempenho de sensores
- Configuração de carga de pressão de passo e sistema de aquisição de dados
- Use um indenter impresso em 3D com uma área de carga que seja um círculo de 2,5 cm de diâmetro para a carga de pressão (consulte Tabela de Materiais) do sensor em teste.
- Fixe o indenter em um estágio móvel linear vertical controlado por um motor de passo (consulte a Tabela de Materiais) através de um sensor de pressão de tração padrão.
- Meça a capacitância do sensor de pressão capacitivo suave com um medidor LCR enquanto registra os dados de pressão padrão usando um dispositivo de aquisição de dados (DAQ). Conecte o medidor LCR e o DAQ a um computador executando o programa de registro de dados LabVIEW (consulte Tabela de Materiais).
NOTA: Ilustrações do arranjo experimental são mostradas na Figura 2. Uma mola é aplicada entre o indenter e o sensor de pressão de tração padrão, que converte o deslocamento vertical do estágio linear em movimento para pressão de carga.
- Testando o desempenho de detecção
- Controle o motor de passo para conduzir o indenter a se mover verticalmente para baixo por uma distância programada. Registre os dados de capacitância e pressão padrão aumentando a força de carregamento com o mesmo intervalo em cada ciclo de carregamento consecutivo até que a pressão de carregamento atinja 40 N (~80 kPa).
- Controle o motor de passo para conduzir o indenter a subir verticalmente pela mesma distância que na última etapa. Registre a capacitância e os dados de pressão padrão após o indenter ter estabilizado. Repita a operação diminuindo a força de carregamento com o mesmo intervalo; a cada ciclo de carregamento consecutivo, a pressão de carregamento cai para 0 N.
- Controle o motor de passo para conduzir o indenter a se mover verticalmente para baixo por uma distância programada. Registre a capacitância e os dados de pressão padrão. Repita os testes de carga e descarga por 2.500 ciclos enquanto registra a capacitância do dispositivo em teste (DUT) em função da leitura de pressão padrão.
- Controle o indenter para pressionar rapidamente e permanecer estável por alguns segundos antes de retornar ao carregamento de 0 N. Repita isso cinco vezes e registre a capacitância em função do tempo.
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Representative Results
A fotografia do molde poroso de açúcar/eritritol é mostrada na Figura 3A. A Figura 3B mostra a camada de eletrodos flexíveis com um padrão de ECPCs revestidos com raspagem. A Figura 3C mostra o sensor de pressão capacitivo macio com uma camada dielétrica porosa fabricada com o método proposto. Quatro camadas dielétricas porosas de PDMS foram fabricadas à base de soluções PDMS/tolueno com diferentes relações de massa de 1:1, 3:1, 5:1 e 8:1, respectivamente. Imagens de microscopia óptica mostrando as morfologias dos poros das diferentes estruturas são apresentadas na Figura 3D. Verificou-se que a espessura da parede dos poros aumentou com o aumento da relação massa da solução PDMS/tolueno.
Para verificar a dependência das propriedades mecânicas com a porosidade, uma análise por elementos finitos (FEA) foi realizada para simular a pressão desenvolvida na camada dielétrica porosa do PDMS em função da deformação compressiva utilizando um avançado software de modelagem numérica (ver Tabela de Materiais). Foi criado um modelo 3D do PDMS poroso com poros abertos, com comprimento de 2 mm no eixo z. A localização dos poros foi fixa, enquanto os diâmetros foram alterados para obter diferentes porosidades. Uma pressão crescente foi aplicada no eixo z, enquanto condições de contorno periódicas e simétricas foram aplicadas nos eixos x e y. O resultado da simulação na Figura 4A mostra que uma maior porosidade contribuiu para uma maior deformação compressiva com melhor linearidade sob a mesma pressão de compressão aplicada. A Figura 4B,C mostra a curva de resposta capacitância-pressão dos sensores com camadas dielétricas porosas de PDMS com diferentes relações de massa PDMS/tolueno. Na faixa de carga de pressão de 0-10 kPa, o sensor com uma relação de massa PDMS/tolueno de 1:1 exibiu a maior sensibilidade de 3,47% kPa−1, que foi mais de duas vezes maior do que a do sensor com a razão de massa PDMS/tolueno de 8:1 (1,48% kPa−1). À medida que a pressão aumentava, os poros da camada dielétrica diminuíam gradualmente de tamanho, levando a uma diminuição da sensibilidade até atingir o mesmo nível de 0,66%-0,89% kPa−1 para todas as porosidades, como mostra a Figura 4C. A Figura 4D mostra a resposta capacitiva a cinco ensaios consecutivos de carga-descarga sob a mesma pressão de carga de aproximadamente 10 kPa. O tempo de resposta de carregamento (ou seja, o tempo necessário para que a capacitância do sensor atingisse 90% de seu valor de estado estacionário) foi determinado em cerca de 0,2 s, como mostrado na Figura 4E. Além disso, como mostrado na Figura 4F, os testes cíclicos também revelaram que o sensor capacitivo macio fabricado como fabricado apresentou excelente repetibilidade após 2.500 ciclos.
Figura 1: Esquema do processo de fabricação. (A-C) O fluxo de fabricação da camada dielétrica porosa do PDMS. (D,E) A preparação da tinta ECPCs. (F,G) O processo de raspagem da camada de eletrodos. (H,I) O processo de conexão e colagem do sensor de pressão capacitivo macio com a estrutura sanduíche eletrodo-camada dielétrica porosa-eletrodo. (J) Ilustrações da estrutura e materiais do sensor. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Montagem experimental . (A) Configuração de carga de pressão de passo. (B) Sistema de aquisição de dados. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Estruturas dos sensores . (A) Fotografia do molde açúcar/eritritol. (B) A camada de eletrodos flexíveis com o padrão ECPCs revestido de raspagem. (C) Fotografia do sensor de pressão capacitivo macio com a camada dielétrica porosa. (D) Imagens de microscópio óptico das camadas dielétricas porosas de PDMS fabricadas com diferentes relações de massa PDMS/tolueno (PDMS base:tolueno = 1:1, 3:1, 5:1 e 8:1). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: Resultado da simulação e caracterização. (A) Curva tensão-deformação simulada das camadas porosas de PDMS com diferentes porosidades sob cargas de baixa pressão. (B,C) Curva pressão-resposta dos sensores de pressão capacitivos fabricados com soluções PDMS/tolueno com diferentes relações de massa (PDMS base:tolueno = 1:1, 3:1, 5:1 e 8:1). (D,E) Resposta dinâmica do sensor (base PDMS:tolueno = 1:1). (F) O resultado do teste de estabilidade do sensor de pressão capacitivo poroso (2.500 ciclos de carregamento). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
Este trabalho propõe um método simples baseado na evaporação de solventes para controlar a porosidade, e uma série de resultados experimentais comprovaram sua viabilidade. Embora a estrutura porosa tenha sido amplamente utilizada no sensor de pressão capacitivo flexível, o controle da porosidade ainda necessita de maior otimização. Ao contrário dos métodos existentes para alterar o tamanho das partículas do PFA 11,12,13,18,19 e a proporção de substrato polimérico para PFA 17,20, nós mudamos a concentração da solução do substrato polimérico mantendo o tamanho do PFA (i.e., açúcar) uniforme. Como resultado, a espessura da parede dos poros muda enquanto a distribuição dos poros se mantém, o que significa que a porosidade pode ser controlada pela concentração da solução.
A etapa mais crítica para o controle da porosidade é a preparação da solução PDMS/tolueno. As razões mássicas da solução PDMS/tolueno foram escolhidas como 1:1, 3:1, 5:1 e 8:1, respectivamente, para fabricar camadas dielétricas com diferentes porosidades. Foi confirmado experimentalmente que a diminuição da relação de massa levou a maior porosidade e aumento da sensibilidade na faixa de baixa pressão.
Aquecer a mistura de açúcar/eritritol para fabricar o molde poroso também é uma etapa crítica e inovadora. Diferentemente dos métodos existentes de aquecimento de açúcar puro 21,22, adição de água23 e aplicação de pressão 24, a diferença do ponto de fusão desses dois componentes do PFA foi utilizada para a confecção do molde poroso. Neste protocolo, a temperatura de aquecimento é maior que o ponto de fusão do eritritol e menor que o ponto de fusão do açúcar. Assim, o pó de eritritol gradualmente derrete durante o processo de aquecimento e liga as partículas de açúcar sólido em um pedaço de açúcar de placa. A relação mássica açúcar/eritritol também se mostrou essencial para o sucesso desta etapa. Uma fração mais alta do eritritol preencherá a lacuna entre as partículas de açúcar, enquanto uma fração mais baixa levará a uma falha na ligação.
No entanto, existem algumas limitações no dispositivo fabricado por este método. À medida que a pressão de carga aumenta, os poros da camada dielétrica se fecham gradualmente, e as paredes dos poros entram em contato umas com as outras, resultando em uma propriedade mecânica mais sólida semelhante ao PDMS. Esse fenômeno explica a independência da sensibilidade em relação à porosidade, que foi encontrada na faixa de pressão mais alta acima de 40 kPa para o nosso sensor. Também é importante notar que o sensor feito com uma relação base/massa de tolueno de 8:1 PDMS apresentou uma sensibilidade significativamente maior de 3,78% kPa−1 em comparação com outros sensores abaixo de 5 kPa, o que pode ser atribuído a um acoplamento das propriedades mecânicas e elétricas induzidas pela estrutura porosa.
A pesquisa proposta neste trabalho possibilita um método de fabricação de sensores de pressão capacitivos porosos de baixo custo e fácil operação com parâmetros de sensores ajustáveis, que tem amplas perspectivas de aplicação em robótica suave, interfaces hápticas, etc. No futuro, pinças robóticas biônicas macias totalmente integradas com mecanorreceptores sensoriais macios de parâmetros de sensores ajustáveis podem ser pesquisadas com base neste método.
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Disclosures
Os autores não têm nada a revelar.
Acknowledgments
Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China sob Grant 62273304.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3D printer | Zhejiang Qidi Technology Co., Ltd | X-MAX | |
| 3D printing metarials | Zhejiang Qidi Technology Co., Ltd | 3D Printing Filament PLA 1.75 mm | |
| Carbon nanotubes (CNTs) | XFNANO | XFM13 | |
| Data acquisition (DAQ) | National Instruments | USB6002 | |
| Double side tape | Minnesota Mining and Manufacturing (3M) | 3M VHB 4910 | 1 mm thick |
| Electrode metal mold | Guangdong Shunde Molarobot Co., Ltd | This metal mold is a round metal plate with a flat bottom round groove and an embossed electrode pattern of 0.2 mm thick in the middle of the groove. | |
| Erythritol | Shandong Sanyuan Biotechnology Co.,Ltd. | ||
| Isopropyl Alcohol (IPA) | Sinopharm chemical reagent Co., Ltd | 80109218 | |
| LabVIEW | National Instruments | LabVIEW 2019 | |
| LCR meter | Keysight | EA4980AL | |
| Metal wire | Hangzhou Hongtong WIRE&CABLE Co., Ltd. | 2UEW/155 | |
| Microscope | Aosvi | T2-3M180 | |
| Numerical modeling software | COMSOL | COMSOL Multiphysics 5.6 | |
| Polydimethylsiloxane (PDMS) | Dow Chemical Company | SYLGAR 184 Silicone Elastomer Kit | Two parts (base and curing agent) |
| Sealing film | Corning | PM-996 | parafilm |
| Si wafer | Suzhou Crystal Silicon Electronic & Technology Co.,Ltd | ZK20220416-03 | Diameter (mm): 50.8 +/- 0.3 Type/Orientation: P/100 Thickness (µm): 525 +/- 25 |
| Silver conductive paint | Electron Microscopy Sciences | 12686-15 | |
| Stepping motor | BEIJING HAI JIE JIA CHUANG Technology Co., Ltd | 57H B56L4-30DB | |
| Sugar/erythritol template metal mold | Guangdong Shunde Molarobot Co., Ltd | This metal mold is a 5 mm thick square metal plate with a flat bottom square groove of 2.5 mm deep. | |
| Toluene | Sinopharm chemical reagent Co., Ltd | 10022819 |
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