Nuestro protocolo demuestra los pasos de fabricación de una estructura de malla flexible y el proceso de unión para hacer una cosechadora de energía de vibración basada en polímeros. La ventaja de esta técnica, es que la fotografía 3D puede fabricar fácilmente la estructura de malla, que es eficaz en la cosechadora de energía de vibración para aplicaciones de baja frecuencia Para comenzar, preparar sustratos de vidrio de 30 milímetros por 40 milímetros. Establezca un sustrato de vidrio en una plantilla de teflón para su limpieza.
Use gafas protectoras, ropa y guantes. Luego, emerge la plantilla en solución de pirañas durante un minuto. Ajuste el sustrato de vidrio en la cámara de una máquina de pulverización de magnetrón de RF.
Establezca la potencia de RF en 250 vatios, el tiempo de pulverización a 11 minutos, el caudal de gas de argón a 12 sccm y la presión de la cámara a 0,5 pascales. Ahora, forma de 100 a 200 nanómetros de película de cromo en el sustrato de vidrio, por pulverización de magnetron RF. A continuación, ajuste el sustrato en una etapa de fijación en una cámara recubierta de giro.
Suelte la foto positiva resiste como 1A13 en la película de cromo, y cubra la película delgada de uno a dos micras por recubrimiento de espín a 4000 RPM durante 30 segundos. Después de hornear el sustrato como se describe en el protocolo de texto, póngase en contacto con el sustrato recubierto de resistencia fotográfica con una máscara de foto. Exponga la luz UV verticalmente a la máscara de foto.
Asegúrese de que la dosis de exposición es de 80 mililijoules por centímetro cuadrado, y la longitud de onda es de 405 nanómetros. Sumerja el sustrato en 150 mililitros de solución TMAH, y desarrolle la resistencia fotográfica durante 30 segundos a un minuto. Después de enjuagar el sustrato con agua pura, sumerja el sustrato en los 150 mililitros de solución de grabado de cromo, y etch cromo durante aproximadamente uno a dos minutos.
A continuación, quite la resistencia de la foto como se describe en el protocolo de texto. Ahora, ajuste el sustrato en la etapa de fijación en la cámara de la recubridora de espín. Suelte aproximadamente un mililitro de solución de resina acrílica en el lado del patrón de cromo del sustrato para liberar la estructura fabricada como una capa de sacrificio.
A continuación, forme una película delgada mediante el recubrimiento de espín a 2000 RPM durante 30 segundos. Después de hornear el sustrato a 100 grados Celsius durante 10 minutos, ajuste el sustrato en una placa adjunta en la recubridora de pulverización. Cubra el sustrato con una cubierta de borde para evitar el latido del borde.
Vierta la foto negativa resistente a SU8-3005 en la jeringa. Establezca el diámetro de la boquilla, la velocidad de movimiento de la boquilla, la presión de atomización, la presión del fluido, la distancia de paso y el tiempo de intervalo para cada capa, tal como se indica en el protocolo de texto. Además, ajuste la distancia entre la boquilla y el sustrato a 40 milímetros.
Rocíe las multicapas SU8 sobre el sustrato. Repita el recubrimiento 10 veces de la misma manera. Luego, hornee el sustrato en una placa caliente a 95 grados Celsius durante 60 minutos.
Después de determinar el espesor de la película por capa, como se describe en el protocolo de texto, rocíe la multicapa para lograr el espesor de la película objetivo. En esta investigación, se aplican 40 capas para un espesor de 200 micras. Ahora, coloque el sustrato sobre una tabla de ajuste de ángulo volteando el sustrato.
Incline el ángulo de la mesa de ajuste a 45 grados. Coloque la tabla de ajuste de ángulo debajo de la fuente de luz UV. Aplicar luz UV verticalmente al sustrato a una dosis de exposición de 150 milivalios por centímetro cuadrado, y una longitud de onda de 365 nanómetros.
Después de la exposición, devuelva el ángulo de la tabla de ajuste a cero grados e inclínelo a 45 grados en la dirección opuesta. Aplique la luz UV verticalmente de la misma manera, antes de realizar el horneado post-exposición como se describe en el protocolo de texto. Ahora, desarrolle el sustrato durante aproximadamente 20 a 30 minutos en el desarrollador SU-8.
Si el tiempo de desarrollo no es suficiente, conduce a una apertura insuficiente de los vacíos de la malla. Después de enjuagar en IPA, como se describe en el protocolo de texto, sumergir el sustrato en solución de tolueno durante aproximadamente tres a cuatro horas. Asegúrese de que la capa de sacrificio de resina acrílica esté bordeada y la estructura SU-8 con la estructura de malla se libere del sustrato.
Para preparar la película piezoeléctrica, corte la hoja PVDF a la forma del dispositivo con una hoja de 360 milímetros cuadrados. Coloque las películas PVDF cortadas en un plato de Petri con un deslizador celular. Guárdalos en un desecador.
Ahora, verter 10 mililitros del agente principal de PDMS, y un milímetro de agente de curado, en un tubo de centrífuga. Ajuste el tubo centrífugo en una máquina de almacenamiento y desespaduración planetaria, y mezcle ambas soluciones durante un minuto. Ahora, prepare dos sustratos de vidrio de 30 milímetros por 40 milímetros.
Ajuste el sustrato de vidrio en una etapa de fijación en la cámara de la recubridora de centrifugado. Coloque la solución PDMS sobre el sustrato de vidrio. A continuación, forme la película PDMS mediante el recubrimiento de giro a 4000 RPM y hornee el sustrato como se describe en el protocolo de texto.
Coloque las películas PVDF cortadas una por una en dos sustratos PDMS diferentes. Asegúrese de que con solo colocar películas PVDF en la superficie de PDMS, se adhieran entre sí. Si se ven arrugas en las películas PVDF, extiérselas con un rodillo.
Suelte SU-8 en la película PVDF uno, colocado en el sustrato PDMS uno. A continuación, forme la película delgada SU-8 mediante recubrimiento de espín a 4000 RPM. Coloque la estructura de malla SU-8 en la película PVDF uno y unirlos.
Ahora, suelte SU-8 en la película PVDF dos, colocada en el sustrato de PDMS dos. Forme la película delgada SU-8 mediante recubrimiento de espín a 4000 RPM. Peal off PVDF película dos de PDMS sustrato dos, y luego colocar en la parte superior de la estructura de malla SU-8, colocado en película PVDF uno.
Almacene el dispositivo adherido con el estado de unión en un recipiente con baja humedad, como un desecador durante unas 12 horas. Después de 12 horas, coloque las pinzas en la parte inferior de la capa más baja, película PVDF uno. A continuación, despegar simultáneamente las tres capas unidas de película PVDF una, estructura de malla SU-8, y película PVDF dos del sustrato.
Se muestra una cosechadora de energía de vibración de tipo bimorfo, compuesta por dos capas de películas PVDF y una capa intermedia, compuesta por una estructura de malla SU-8. Los electrodos de la PVDF superior e inferior están conectados en serie para obtener voltaje de salida. La imagen óptica y las dos imágenes SEM muestran capas elásticas con una estructura de malla.
Según las imágenes, la capa elástica, procesada por la exposición inclinada por la parte posterior, parece tener patrones de malla 3D finos, sin errores de desarrollo. En las pruebas de vibración, se evalúan dos dispositivos, uno con una capa elástica de núcleo mallado y el otro con una capa elástica de estructura de núcleo sólido para verificar la validez del dispositivo de tipo núcleo mallado. Cuando los dispositivos se colocan en un agitador de vibración y se excitan, tanto el tipo de núcleo mallado como los dispositivos de tipo núcleo sólido, mostraron una salida sinusoidal sincronizada con la entrada sinusoidal.
El dispositivo de tipo núcleo mallado presentaba un voltaje de salida un 42,6% más alto que el dispositivo de tipo núcleo sólido. Aquí se muestra la respuesta de frecuencia de la potencia de salida máxima. El dispositivo de tipo núcleo mallado exhibió una frecuencia de resonancia de 18,7 hercios, que es un 15,8% menor que el dispositivo de tipo núcleo sólido.
También exhibió una potencia de salida de 24,6 microvatios, que es un 68,5% más alto que el dispositivo de tipo núcleo sólido. En la exposición inclinada, desde la parte posterior del sustrato, y suficiente tiempo de desarrollo son importantes para hacer impresiones finas de la estructura de la malla. En el proceso de unión delgada, también podemos usar un pegamento instantáneo.
Sin embargo, el pegamento llenará el vacío de la estructura de malla y causará un aumento en la rigidez del dispositivo. Por lo tanto, la frecuencia de resonancia también aumenta. Todos utilizando sistemas de recolección de energía, podemos aplicar la fotografía 3D como aplicaciones micro nano, como sistemas biológicos, ópticos y microfluídicos.
