Mikro ve mikron altı-desen Polimer yüzeyler üzerine oluşturuluyor için Litografi Micropunching

Bu çalışmanın genel amacı, çeşitli uygulamalar için bir polimer substratın üst, yan duvar ve alt yüzeylerinde mikro ve mikron altı desenler oluşturmaktır. Bu, ilk olarak ara ve hedef polimer katmanlarının sert bir yüzey üzerine kaplanmasıyla gerçekleştirilir. Daha sonra keskin ve yuvarlak kenarlı kalıp yapıları üretilir ve alt tabakayı, hedef polimerin erime sıcaklığının altında olan ara polimerin cam geçiş sıcaklığının üzerinde kabartmak için kullanılır.

Substrat soğuduktan sonra kalıp çıkarılır ve polimer substratların yüzeylerinde mikro ve mikron altı desenler ortaya çıkar. Mikro punching litografinin biyomedikal uygulamaları ilk sırada yer almaktadır. Kesme işlemi ile üretilen PPY mikrobiyomları, glikoz algılaması için kullanılır.

İkinci olarak, çizim ile oluşturulan HDP kanalları, sıvı akış sürtünmesini azaltmak için labon çip cihazlarının içinde mikroakışkan kanallar olarak kullanılabilir. Bu prosedürde, ara polimer ve basılacak bir malzeme ile kaplanmış bir silikon substrat, ara polimerin cam geçiş sıcaklığının üzerinde ve hedeflenen malzemenin erime veya geçiş sıcaklığının altında ısıtılır. Daha sonra, kalıp ve alt tabaka yüksek basınç altında fiziksel temasa getirilir ve ardından soğutma yapılır.

Son olarak, sıcaklıkları ara polimerin geçiş sıcaklığının altına düştüğünde ayrılırlar, böylece kalıptan hedeflenen katmana desen transferi tamamlanır. Bu prosedür için, konvansiyonel UV litografi kullanılarak gerekli boyutlarda fabrikasyon silikon kalıplar hazırlanmalıdır. İletken olmayan bir PMMA tabakası seçerek ara katmanı hazırlayın ve sert düz bir alt tabaka üzerine yerleştirin.

Tek bir iletken polimer artık geleneksel olarak ara polimerin üzerine spin ile kaplanabilir. Ek olarak, spinco'ya ek olarak, çoklu iletken polimer malzemeler, ilk iletken polimer tabakasının etrafındaki alanı yapışkan bantla kaplar. Bantlama ve sıkma kaplama ile alt tabaka üzerinde istenen yerlerde birden fazla katman kaplanabilir.

Ardından, alt tabakayı birkaç dakika sıcak bir kabartma makinesi kullanarak kabartın ve alt tabakayı dakikada 1,5 milimetre hızla 80 ila 95 santigrat derece arasında kalıptan çıkarın. Bu prosedürde, üst katman, çok katmanlı mikro yapılar oluşturmak için sırasıyla iki ve üç polimer veya metal katmanın bir kombinasyonu ile değiştirilir. Hetero eklemlerin, diyotların ve kapasitörlerin imalatı gözden geçirilir.

İki katmanlı bir PPY pdot hetero bağlantı ilk döndürme kaplaması oluşturmak için, PMMA tabakası üzerine 10 mikrometre kalınlığında bir pdot tabakası. Ardından, alt tabakayı bir saat boyunca 80 santigrat derecede pişirin. Pdot tabakası üzerinde elde etmek için bir mikrometre kalınlığında PPY film ile bir spin kaplama ile pişirmeyi takip edin ve alt tabakayı beş dakika pişirin.

İki katmanlı alüminyum pdot diyotları oluşturmak için, PMMA tabakası üzerine 10 mikrometre kalınlığında bir pdot tabakası döndürün ve alt tabakayı bir saat pişirin. Ardından, pdot tabakası üzerine 200 nanometre kalınlığında bir alüminyum film kaplamak için termal buharlaştırma kullanın. Alt tabaka yüzü aşağı bakacak şekilde yerleştirilmeli ve oda basıncı evaporatörde beş mikro tura ayarlanmalıdır, yüksek voltaj alüminyum peletleri buharlaştırır.

Kuvars kalınlığı monitörünü 200 nanometreye ulaşılana kadar izleyin. Ardından voltajı sıfıra kesin ve numuneyi çıkarmadan önce hazneyi havalandırın. Üç katmanlı pdot, PMMA pdot kapasitörleri oluşturmak için.

Spinco, PMMA tabakası üzerinde 10 mikrometre kalınlığında bir pdot tabakası ve alt tabakayı bir saat boyunca yapın. Daha sonra, pdot tabakası üzerinde 15 ila 20 mikrometre kalınlığında bir PMMA filmi elde etmek için 1000 RPM'de birden çok kez spinco yapın ve alt tabakayı 30 dakika pişirin. PMMA katmanı, PMMA filmi üzerine iki ila üç mikrometre kalınlığında bir pdot tabakası üzerinde pişirildikten ve alt tabakayı tüm mikro yapılar için beş dakika boyunca pişirdikten sonra, sıcak kabartma makinesini kullanarak alt tabakayı birkaç dakika kabartın, ardından mikro yapıları dakikada 1,5 milimetre hızla 80 ila 95 santigrat derecede kalıptan çıkarın.

Çekme işlemi kesmeye benzer, ancak yuvarlak kenarlı sert bir kalıp ve A-P-D-M-S kalıbı kullanır. Ayrıca daha küçük bir yerleştirme kuvveti, daha düşük bir yerleştirme hızı ve daha yüksek bir baskı sıcaklığı gerektirir. Bir SU sekiz kalıbı üzerine mikrometre kalınlığında bir S 1813 tabakasını döndürerek PDMS mikro direkleri yapmaya başlayın.

SU sekiz kalıbı, geleneksel UV litografi kullanılarak üretilir. Daha sonra PDMS'yi 1000 RPM'de S 1813 kaplı SU sekiz kalıba kaplayın ve numuneyi 85 santigrat derecede sıcak bir plaka üzerinde üç saat pişirin. PDMS tabakası sertleştikten sonra, S 1813'ü çözmek için numuneyi asetonla yıkayın ve ince PDMS filmini SU sekiz kalıbından çıkarın.

Böylece, mikro sütun biçimli PDMS filmini tamamlayarak, şimdi mikro sütun biçimli PDMS filmini yazdırmak için 1,5 milimetre kalınlığında bir HDPE levha üzerine yerleştirin. PDMS film ve HDPE levhanın üzerine yuvarlatılmış kenarlı bir alüminyum kalıp yerleştirin ve bir saat basınç altında pişirin. Kalıp daha sonra PDMS filmini yumuşak HDPE levha üzerine itecektir.

Numune oda sıcaklığına soğutulduktan sonra, kanalı HDPE levha üzerinde yapmayı bitirmek için kalıbı çıkarın. İşlem sırasında, bu mikro sütun şeklindeki PDMS filminin bir kısmı kanalın altına ve iki yan duvarına aktarılır. MPL kesme işlemi kullanılarak PPY, PDOT ve SPANI'de tek katmanlı mikro yapılar yapılmıştır.

SEM, neme duyarlılığı test etmek için 300 mikrometre genişliğinde düz çizgi modelini ve 50 mikrometre genişliğinde serpantin mikro tel modelini analiz etmek için kullanıldı. BIR PPY MICROWIRE ve bir santimetre kare PPY filmin her ikisi de %45 ila %85 arasında değişen bağıl nem seviyelerine maruz bırakıldı. Duyarlılıkları dirençteki bir değişiklik olarak ölçüldü ve karşılaştırıldı. SEM, 300 mikrometre genişliğinde mikro çizgi şeklinde bir PPY pdot, hetero eklem alüminyum pdot diyot ve bir keithley prob istasyonu kullanılarak bir PDOT PMMA pdot kondansatörü dahil olmak üzere birkaç çok katmanlı mikro yapıyı incelemek için kullanıldı.

Pdot tabakası topraklanmış ve PPY tabakasına negatif 20 volt ila 20 volt arasında bir önyargı potansiyeli uygulanmış durumda. PPY PDOT hetero bağlantısının ileri ve geri arıza gerilimleri sırasıyla beş volt ve negatif sekiz volt idi. Alüminyum tabakanın topraklanması ve oda sıcaklığında ölçülen pdot tabakasına negatif beş volt ila beş volt arasında bir önyargı potansiyeli uygulanarak bir alüminyum pdot hetero bağlantısı yapıldı.

İleri ve geri arıza gerilimleri sırasıyla üç ve negatif 2.5 volt idi. KEITHLEY prob istasyonu ile bir pdot PMMA PDOT kondansatörü yapıldı ve kondansatörün CV'si oda sıcaklığında ölçüldü. Kondansatörün düşük frekans yanlılığında ölçülen kapasitansı yaklaşık 0.06 pikofarad idi.

Teorik olarak hesaplanan miktar 1.38 iken, picofarad PDMS mikro direkleri, kanal yan duvarlarını oluşturmak için A-H-D-P-E tabakalarına bastırıldı. HDPE kanallardaki su damlacığının ortalama temas açısı 145,5 derece olmuştur. PDMS mikro direkleri, HDPE kanallarının sürtünme sürtünmesini azaltmak için kullanılır.

A-P-D-M-S film kaplı HDPE kanalı üzerinden geçen bir damla, A-P-D-M-S mikro sütun kodlu HDPE kanalı boyunca akan bir damladan daha yavaş hareket eder. Bu, PDM mikro sütunları tarafından oluşturulan kanalın süper hidrofobik doğasından kaynaklanmaktadır. Bu prosedürleri yaparken, fotorezist, iletken polimerler ve uçucu organik bileşiklerle çalışmanın tehlikeli olabileceğini unutmayın, her zaman kişisel koruyucu ekipman kullanmak ve iyi havalandırılan bir alanda çalışmak gibi önlemler alın.