Silan Kaplı Nano Gözenekli Yapılara Dayalı Kaygan Yüzeyler için Işık Kaynaklı Desenleme ve Aşılama

Araştırmamız, seçici kullanılabilirlik kontrolünü sağlamadaki sınırlamaları ele alarak mekansal desen SLIP'leri üretmek için DLP tabanlı bir teknik tanıtmaktadır. Temel deneysel zorluklar, mevcut yöntemlerin zaman alıcı, çok adımlı ve yüksek çözünürlüklü veya seçici değişkenlikten yoksun karmaşık geometrik kalıflarda kılıf üretimidir. Başlamak için, fotokürlenebilir poliüretan akrilat reçineyi PEG 200 ile %50 ağırlık oranında karıştırın. Manyetik karıştırıcı kullanarak karışımı dakikada 500 devirde beş dakika boyunca karıştırın.

Karışık çözeltiyi sessil damlacıklar halinde polietilen tereftalat filme dağıtın. Damlacıkları florlu etilen propilen filmiyle kaplayın. Ve eşit yayılma sağlamak için rulo-plaka sistemi kullanarak eşit basınç uygulayın.

Poliüretan akrilat reçineyini, ışık yayan bir diyot ultraviyole kürleme sistemi kullanarak 365 nanometre ultraviyole ışığa maruz bırakın. Polimerizasyondan sonra, florlu etilen propilen filmleri yüzeyden çıkarılır. Şimdi kürlenmiş örneği bir saat boyunca deionize suya batırarak tepkisiz PEG 200 çıkarılır.

Numuneyi fırında 70 derece Celsius'ta bir saat boyunca kurutarak kalan suyu çıkarır ve nanogözenekli yüzeyin tamamen üretilmesini sağlar. 185 ve 254 nanometrede ultraviyole ozon işlemi yapılarak hidroksil gruplarını ön işlem olarak tanıtarak kendi kendine oluşan tek tabakalı oluşum için ön-işleme yapılır. Sonra, azot dolu bir torpido kutusuna bir sıcak plaka yerleştirin.

Sıcak plakaya temiz bir beğen yerleştirin ve bir mililitre OTS çözeltiyi sessil damla olarak altına verin. PET film örneklerini cam slaytlara sabitleyin. Sürgüleri beakerin üzerine yüzü aşağı yerleştirilerek OTS'nin buhar fazı biriktirilmesini başlatın.

Kurulumu 40 dakika boyunca 120 derece Celsius'a ısıtın. Şimdi örnekleri torpido kutusundan çıkarın. Küyleri, kalan OTS'yi temizlemek için tüy içermeyen bir mendil kullanarak temizleyin.

Işık kaynaklı greft için, OTS kaplı yüzeyde 185 ve 254 nanometre ultraviyole ozon tedavisi uygulanır. Şimdi yüzeye 10 sentitok silikon yağı 20 mikrolitre uygulanarak sessil damla biriktirilmesiyle yüzeye uygulanır. Numuneyi, yüzeyden 15 santimetre yüksekliğe yerleştirilmiş yüksek yoğunluklu ultraviyole lambayla 15 dakika boyunca ışınlayın.

Sonra örneği 30 derece açıyla eğip beş dakika boyunca pozisyonda tutun ki fazla silikon yağının yüzeyden akmasını sağlasın. Deseni kaygan yapıyı yapmak için önce istenen şekilleri CAD yazılımı kullanarak tasarlayıp stereo litografi dosyaları olarak dışa aktarın. Dosyaları dilimleme yazılımına yükleyin ve dijital ışık işleme için iki boyutlu projeksiyon görüntüleri oluşturun.

Dosyaları üç boyutlu yazıcıya aktarın. Polimer kaplamalı filmi dijital ışık işleme yazıcı penceresine yerleştirin. Filmi, dijital projeksiyon deseniyle 365 nanometre ultraviyole ışığa, santmetrekare başına 180 milijoule ile maruz bırakarak reçineyi seçici olarak kürleyin.

Maruz kalan örneği bir saat boyunca deiyonize suya batırarak PEG 200 çıkarılır. Sonra örneği 70 derece Celsius'ta bir saat boyunca kurutarak kalan suyu çıkarır ve nanogözenekli yapıyı tamamlar. Desenin kaygan yüzeylerinin üretimini tamamlamak için OTS işlemi ve ışık kaynaklı aşılama yapılmalıdır.

Polimerizasyon kaynaklı faz ayrımı ile üretilen nano gözenekli yüzeyler, 60 ila 100 nanometre arasında baskın gözenek boyutu dağılımı sergilemiştir. Gözenekli yüzeyde ölçülen statik su temas açısı 84,4 dereceydi. Silanizasyondan sonra yüzey hidrofobik hale geldi, ancak ikinci bir ultraviyole ozon tedavisi temas açısını geçici olarak azalttı.

Bu azalma, PDMS fırça tabakası oluşumuyla tersine çevrildi ve hidrofobiklik yeniden sağlandı. Dört temsil sıvının: deionize su, oktan, bal ve yapay insan tükürüğünün kaygan davranışı, temas açısı, kayma açısı, kayma hızı ve temas açısı histerezisi ölçümleriyle doğrulandı. PEG, PUA reçinesi ile basılan çizgi genişliği ölçümleri, minimum 50 mikrometre özellik boyutunda yüksek isayetlilik gösterdi ve daha büyük genişliklerde sapmalar arttı.

Desenli nanogözenekli yüzeyler, labirent, dişli ve JoVE logoları dahil olmak üzere dijital ışık işleme kullanılarak grafik ve harf tasarımlarıyla üretildi. Tüm yüzey işlemleri ve silikon yağı infüzyonundan sonra, kırılma indisi kontrastının azalması nedeniyle desenler optik olarak şeffaf hale geldi. İletim ölçümleri, işlenmiş gözenekli yüzeylerin %90'ın üzerinde şeffaflığa ulaştığını gösterdi.

Mürekkebi içeren su uygulandığında, damlacıklar seçici olarak işlenmemiş hidrofilik bölgelere hareket ederek kaygan bölgelerden kaçınarak belirgin sıvı şekiller oluşturuyordu. UVU greftiyle nanogözenekli yüzey yaptığımızda çok kaygan hale geldiklerini gördük. Temas açısı histerezisi gerçekten küçüktür, bu yüzden yüzeyde seçici damla desenler oluşturabiliriz.

Yöntemimiz DLP 3D baskı kullanıyor, böylece yüzeyi tek, hızlı bir adımda ve yüksek çözünürlüklü desenle desenleyebiliriz. Ayrıca esnek bir alt yüzey üzerinde de çalışır. Tipik çok adımlı süreçle karşılaştırıldığında, çok basit ve çok hızlıdır.

Yüzeyin nerede ıslak veya kaygan olduğunu kontrol edebildiğimiz için, damlaların nasıl hareket ettiğini ve yüzeyde nasıl kaldığını yönlendirebiliriz. Bu, yönlü damla taşıması, mikrofluidik cihaz, kendi kendini temizleyen kaplamalar ve hatta su toplama yüzeyi gibi konularda gelecekte çalışmalara yardımcı olabilir.