Unser Protokoll zeigt die Herstellungsschritte einer flexiblen Netzstruktur und den Klebeprozess zu einem polymerbasierten Schwingungsenergie-Harvester. Der Vorteil dieser Technik ist, dass 3D-Fotografie leicht die Netzstruktur, die in Vibrationsenergie-Harvester für niederfrequente Anwendungen wirksam ist, vorbereiten kann 30 Millimeter mal 40 Millimeter Glassubstrate vorzubereiten. Stellen Sie ein Glassubstrat in eine Teflon-Jig zur Reinigung ein.
Tragen Sie Schutzbrillen, Kleidung und Handschuhe. Dann, entstehen die Jig in Piranha-Lösung für eine Minute. Stellen Sie das Glassubstrat in die Kammer einer HF-Magnetron-Sputternmaschine ein.
Stellen Sie die HF-Leistung auf 250 Watt, die Sputterzeit auf 11 Minuten, die Durchflussrate von Argongas auf 12 sccm und den Kammerdruck auf 0,5 Pascal. Jetzt bilden 100 bis 200 Nanometer Chromfolie auf dem Glassubstrat, durch HF-Magnetron Sputtern. Als nächstes stellen Sie das Substrat auf eine Befestigungsstufe in einer spinbeschichteten Kammer.
Lassen Sie positive Fotowiderstehen wie 1A13 auf der Chromfolie, und beschichten Sie die ein bis zwei Mikron dünn Film durch Spin-Beschichtung bei 4000 RPM für 30 Sekunden. Nachdem Sie das Substrat wie im Textprotokoll beschrieben gebacken haben, kontaktieren Sie das fotobeschichtete Substrat mit einer Fotomaske. Setzen Sie UV-Licht vertikal der Fotomaske aus.
Stellen Sie sicher, dass die Expositionsdosis 80 Millijoule pro Quadratzentimeter beträgt und die Wellenlänge 405 Nanometer beträgt. Tauchen Sie das Substrat in 150 Milliliter TMAH-Lösung ein und entwickeln Sie den Fotowiderstand für 30 Sekunden bis eine Minute. Nach dem Spülen des Substrats mit reinem Wasser tauchen Sie das Substrat in die 150 Milliliter Chromätzlösung und ätzen Chrom für etwa ein bis zwei Minuten.
Entfernen Sie dann den Fotowiderstand, wie im Textprotokoll beschrieben. Stellen Sie nun das Substrat auf die Befestigungsstufe in der Spincoaterkammer. Lassen Sie etwa einen Milliliter Akryclic-Harz-Lösung auf die Chrommusterseite des Substrats fallen, um die hergestellte Struktur als Opferschicht freizugeben.
Dann bilden Sie einen dünnen Film durch Spin-Beschichtung bei 2000 U/min für 30 Sekunden. Nach dem Backen des Substrats bei 100 Grad Celsius für 10 Minuten, stellen Sie das Substrat auf eine befestigte Platte in der Sprühlackierung. Bedecken Sie das Substrat mit einer Kantenabdeckung, um Kantenschlag zu verhindern.
Gießen Sie das negative Foto widerstehen SU8-3005 in die Spritze. Legen Sie den Düsendurchmesser, die Düsenbewegungsgeschwindigkeit, den Zerstäubungsdruck, den Flüssigkeitsdruck, den Steigungsabstand und die Intervallzeit für jede Schicht fest, wie im Textprotokoll aufgeführt. Legen Sie auch den Abstand zwischen Düse und Substrat auf 40 Millimeter fest.
Sprühen Sie SU8-Multilayer auf das Substrat. Wiederholen Sie die Beschichtung 10 Mal auf die gleiche Weise. Dann backen Sie das Substrat auf einer heißen Platte bei 95 Grad Celsius für 60 Minuten.
Nach der Bestimmung der Foliendicke pro Schicht, wie im Textprotokoll beschrieben, sprühen Sie die Multischicht, um die Zielfoliendicke zu erreichen. In dieser Forschung werden 40 Schichten für eine Dicke von 200 Mikrometern aufgebracht. Platzieren Sie nun das Substrat auf einem Winkeleinstellungstisch, indem Sie das Substrat umdrehen.
Neigen Sie den Winkel der Einstellungstabelle auf 45 Grad. Platzieren Sie den Winkeleinstellungstisch unter der UV-Lichtquelle. TRAGEN Sie UV-Licht vertikal auf das Substrat bei einer Expositionsdosis von 150 Millijoule pro Quadratzentimeter und einer Wellenlänge von 365 Nanometern auf.
Setzen Sie nach der Belichtung den Einstellungswinkel auf null Grad zurück, und neigen Sie ihn in die entgegengesetzte Richtung auf 45 Grad. Tragen Sie UV-Licht vertikal auf die gleiche Weise auf, bevor Sie die Post-Exposition backen, wie im Textprotokoll beschrieben. Entwickeln Sie das Substrat nun für ca. 20 bis 30 Minuten in SU-8 Entwickler.
Wenn die Entwicklungszeit nicht ausreicht, führt dies zu einer unzureichenden Öffnung der Netzhohlräume. Nach dem Spülen in IPA, wie im Textprotokoll beschrieben, tauchen Sie das Substrat in Toluen-Lösung für etwa drei bis vier Stunden. Stellen Sie sicher, dass die Opferschicht aus Acrylharz umrandet ist und die SU-8-Struktur mit der Netzstruktur aus dem Substrat gelöst wird.
Zur Vorbereitung der piezoelektrischen Folie schneiden Sie die PVDF-Platte mit einem 360-Quadrat-Millimeter-Blatt auf die Geräteform aus. Legen Sie die geschnittenen PVDF-Folien mit einem Zellwischer auf eine Petrischale. Bewahren Sie sie in einem Trockenhaus auf.
Gießen Sie nun 10 Milliliter des Haupterregers von PDMS und einen Millileter aus Härtungsmittel in ein Zentrifugenrohr. Stellen Sie das Zentrifugenrohr in eine planetenhafte Lager- und Entschäumungsmaschine ein und mischen Sie beide Lösungen für eine Minute. Bereiten Sie nun zwei 30-mal-40-Millimeter-Glassubstrate vor.
Stellen Sie das Glassubstrat auf eine Befestigungsstufe in der Spincoaterkammer. Lassen Sie die PDMS-Lösung auf das Glassubstrat fallen. Dann bilden Sie die PDMS-Folie durch Spin-Beschichtung bei 4000 U/min, und backen Sie das Substrat, wie im Textprotokoll beschrieben.
Legen Sie die geschnittenen PVDF-Folien eins nach dem anderen auf zwei verschiedene PDMS-Substrate. Stellen Sie sicher, dass sie nur durch das Platzieren von PVDF-Folien auf der Oberfläche von PDMS miteinander haften. Wenn Falten auf den PVDF-Folien zu sehen sind, verlängern Sie sie mit einer Rolle.
Lassen Sie SU-8 auf PVDF-Folie eins, auf PDMS-Substrat eins platziert. Dann bilden Sie die SU-8 Dünnschicht durch Spin-Beschichtung bei 4000 U/min. Legen Sie die SU-8-Netzstruktur auf PVDF-Folie eins und verkleben Sie sie.
Lassen Sie nun SU-8 auf PVDF-Folie zwei fallen, die auf PDMS-Substrat zwei platziert ist. Formen Sie die SU-8 Dünnschicht durch Spinbeschichtung bei 4000 U/min. Peal off PVDF-Folie zwei von PDMS-Substrat zwei, und dann auf der Oberseite der SU-8 Netzstruktur, auf PVDF-Folie eins platziert.
Bewahren Sie das hafte Gerät mit dem verklebten Zustand in einem Behälter mit niedriger Luftfeuchtigkeit auf, z. B. in einem Trockenschrank für ca. 12 Stunden. Nach 12 Stunden die Pinzette in die Unterseite der untersten Schicht, PVDF-Folie eins, legen. Dann schälen Sie gleichzeitig die verklebenden drei Schichten PVDF-Folie eins, SU-8-Netzstruktur und PVDF-Folie zwei aus dem Substrat.
Ein bimorpher Schwingungsenergie-Harvester, der aus zwei Schichten PVDF-Folien und einer Zwischenschicht besteht, die aus einer SU-8-Netzstruktur besteht, wird gezeigt. Die Elektroden des oberen und unteren PVDF werden in Reihe geschaltet, um Ausgangsspannung zu erhalten. Das optische Bild und die beiden SEM-Bilder zeigen elastische Schichten mit netzgeschichtiger Struktur.
Den Bildern zufolge scheint die elastische Schicht, die durch die rückseitige geneigte Belichtung verarbeitet wird, feine 3D-Netzmuster zu haben, ohne Entwicklungsfehler. Bei den Vibrationstests werden zwei Geräte, eines mit einer elastischen Schicht mit vernetztem Kern und das andere mit einer soliden Kernstruktur-Elastikschicht, ausgewertet, um die Gültigkeit eines netzförmigen Kerngeräts zu überprüfen. Wenn die Geräte auf einem Vibrationsshaker eingestellt und angeregt werden, zeigten sowohl der Meshed-Core-Typ als auch die Solid-Core-Geräte einen sinusförmigen Ausgang, der mit sinusförmigen Eingaben synchronisiert wurde.
Das Netzkerngerät wies eine um 42,6 % höhere Ausgangsspannung aus als das Festkörpergerät. Hier ist der Frequenzgang der maximalen Ausgangsleistung zu sehen. Das Netzkerngerät wies eine Resonanzfrequenz von 18,7 Hertz auf, was 15,8 % niedriger ist als das Festkörpergerät.
Es zeigte auch eine Ausgangsleistung von 24,6 Mikrowatt, das ist 68,5% höher als die Solid-Core-Gerät. Bei geneigter Belichtung, von der Rückseite des Substrats, und ausreichend Entwicklungszeit sind wichtig, um Feine Drucke der Netzstruktur zu machen. Im dünnverkleblichen Prozess können wir auch einen Instantkleber verwenden.
Der Kleber füllt jedoch die Lücke der Netzstruktur und führt zu einer Erhöhung der Gerätesteifigkeit. Daher steigt auch die Resonanzfrequenz. Mit allen Energiegewinnungssystemen können wir die 3D-Fotografie als Mikro-Nano-Anwendungen wie biologische, optische und mikrofluidische Systeme anwenden.
