سلسلة عملية أدوات ناعمة لحقن صب عنصر ثلاثي الأبعاد مع مايكرو الركائز

طريقة عرض يهدف إلى صنع سطح معقدة مع ميزات الصغيرة بعملية ميسرة-الأدوات، أي استخدام البوليمر التصنيع المضافة لإنتاج إدراج لصب حقن البوليمر. وبعبارة أخرى، أجزاء البوليمر مع الأسطح الوظيفية حقن مصبوب بإدراج البوليمر.

وظائف السطحية يمكن أن تتحقق بميزات الصغرى؛ على سبيل المثال، دوان et al. ¹ ولوتشيتا et al. ² تثبت الأسطح الوظيفية في مجال بيولوجيا الخلية، وهو جين تاو et al. ³ يبين مثال للعناصر البصرية، و ما إلى ذلك نوع واحد من ميزة السطحية، والأركان الصغرى، حقق مكثفة لتشجيع انتشار الخلايا. فقادرة على تعزيز الترابط بين الأنسجة المتكاثرة والسطح إذا منقوشة دعائم الجزئي في بعض طرق^4،5.

بوليمر تكرار السمات الجزئية قد درست مكثفة، وصب دقيقة يمكن أن يتحقق بالعديد من العمليات⁶. على سبيل المثال، أبلغت متولي et al. عالية الدقة بين أجزاء مصبوب والعفن للنسخ متماثل سمات الجزئية والفرعية الصغرى على الأسطح المسطحة⁷.

وهناك العديد من البروتوكولات للتصنيع الجزئي ركائز أو الميزات؛ ومع ذلك، يمكن تطبيق معظمها فقط على الأسطح المسطحة أو الأسطح مع انحناء ثابتة. على سبيل المثال، نيان et al. ⁸ أظهرت أن الميزات الصغرى يمكن أن يتحقق بالنقش الساخنة على سطح منحن. تلك البروتوكولات ليست مناسبة للأشكال المعقدة مع الأسطح ثلاثية الأبعاد، التي مطلوبة من قبل معظم أجهزة الحياة الحقيقية. على ما يبدو، تلفيق ثلاثة تجويف الأبعاد مع ميزات الصغيرة على السطح تحديات البروتوكولات الحالية؛ وفي الوقت نفسه، قد تفشل قذف الأجزاء لركائز ارتفاع نسبة العرض إلى الارتفاع على سطح معقدة إذا كانوا غير عمودي على اتجاه ديمولدينج. بيساككو et al. ⁹ استخدام إدراج 3D العفن والحصول على الميزات الفرعية الصغرى بحقن صب؛ في دراستهم، التي تم إنشاؤها بواسطة عملية طلاء بأكسيد ألومنيوم الميزات الفرعية الصغرى المحددة مع نسبة العرض إلى الارتفاع منخفض ونسخ بنجاح بواسطة بوليمر مكون معقدة.

حاول الباحثين تشمل التصنيع المضافة في سلاسل عملية النسخ المتماثل البوليمر بغية تحقيق نسيج سطح التصميم. ووصف لانتادا et al. سلسلة عملية التي تبدأ من النماذج صباحا، وثم يستخدم تقنيات الطلاء للحصول على إدراج القالب المعدني لحقن صب¹⁰. قد ثبتت أجزاء البوليمر التي تنتجها صباحا تكون قابلة للتطبيق مباشرة كما العفن إدراج^11،12، التي هي عملية الناعمة الأدوات المعروضة في هذا البروتوكول.

وفي عملنا السابق، أثبتنا أن Ø4 مكم خاطفة الركائز (ارتفاع 2 ميكرومتر) تم بنجاح ديمولديد على حائط عمودي بحقن صب¹³. في هذا البروتوكول، المنتج التحقيق خاتم مع أربعة قواديس، كل منها يتميز بوجود بزاوية 60 درجة. وقد درست هذا المنتج تشانغ et al. ¹⁴، حيث أدخلت الميزات الصغرى بتنفيذ لوحات النيكل الجاهزة، وحصلت سيليكون المطاط حقن صب في قواديس الأركان الصغرى (Ø4 ميكرومتر) مع نسبة 0.5.

في طريقة عرض، يمكن الحصول على السمات الجزئية على أسطح معقدة تم إنشاؤها بواسطة سلسلة عملية أدوات ناعمة. يتم استبدال تجاويف القالب الصلب بمجموعة من إدراج المقدمة من ضريبة القيمة المضافة تعتمد الصورة-البلمرة صباحا. بالمقارنة مع المعادن صباحا، أنا صانعوا على أساس التكنولوجيا قادرة على تحقيق دقة أعلى¹⁵. وعلاوة على ذلك، يتم تقليل وقت التشغيل الميكانيكي وتكلفة إلى حد كبير بالمقارنة مع العمليات الأدوات التقليدية القائمة على التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. ووفقا لدراسة الحالة الأخيرة¹⁶، باستخدام الأدوات الغازية للتشكيل الحراري، هو تخفيض التكلفة بنسبة 91 في المائة، بينما يتم تقليل الوقت المستهلك بنسبة 93%. هذا البروتوكول مناسبة للمنتجات التي تتطلب مرونة عالية التصميم، وحجم الإنتاج الوسيطة. فقد ثبت أن إدراج المصنوعة من ألياف الكربون التي عززت فوتوبوليميرس يمكن أن تحمل ما يصل إلى 2500 حقن صب دورات للبولي إيثيلين قبل تدهور ملحوظ العفن¹⁷. اختيار مواد الحقن مصبوب محدود بالخصائص الحرارية من صانعوا المختار لإدراج. قد لا يتم تطبيق البوليمرات مع ارتفاع درجات الحرارة في ذوبان في تجويف صانعوا. في هذه الدراسة، تم اختيار البولي إيثيلين (PE) لإجراء حقن صب الاختبار.