Cette recherche a été financée au titre du régime Australian Research Council à la découverte du financement des projets (DP120103942 numéro de projet). BTK et AA sont les bénéficiaires d&#39;une bourse du Conseil de recherche australien Future (FT0991895) et l&#39;Australian Research Fellowship (DP1093789) respectivement.

Vue d&#39;ensemble Le composite d&#39;indium / PMMA fibres (figure 3) est produit par étirage d&#39;un empilement de fibres en PMMA dont un seul fil d&#39;indium (figure 2), qui doivent eux-mêmes être préparés à partir de tubes et de fils de PMMA disponibles. Les étapes présentées sont les suivantes: <ol class="ualpha"><li> Produire une fibre PMMA qui contient un fil d&#39;indium unique de diamètre approprié pour le manuel d&#39;empilage. Pour cela, commencez par préparer un tube de PMMA pouvant accueillir de 1 mm d&#39;indium métallique (section 1), puis inclure l&#39;indium et de tirer à la taille requise (article 2). </li><li> Empiler et à tirer les individuels obtenus indium-remplis fibres PMMA (section 3) à la taille requise. </li></ol> Les articles 4 et 5 détaillent les processus de dessin utilisés dans les sections 2 et 3. 1. Fabrication du tube PMMA sous jaquette Le tube de gainage PMMA utilisé pour structurer la 1 mm d&#39;indium fil se fait par stretching et manchonnage des tubes standards de PMMA dans le processus de tirage au primaire (Section 4) pour former un tube de gainage finale de PMMA ID 1 mm et diamètre extérieur 12 mm. <ol><li> Couper des tubes en PMMA avec l&#39;ID de 6mm et diamètre extérieur de 12 mm à 600 mm de longueur. Plusieurs tubes PMMA doit être préparé pour une utilisation ultérieure pendant le processus de gainage. </li><li> Recuire les tubes de PMMA dans un four de recuit à 90 ° C pendant au moins 5 jours. </li><li> Retirez un tube PMMA de recuit four et laisser refroidir à température ambiante. </li><li> Nettoyer la surface du tube PMMA avec des lingettes isopropanol et laisser sécher. </li><li> Fixez le tube de PMMA à rallonge supérieur (Figure 6) avec bande réfléchissante (Figure 7). </li><li> Fixez le tube de PMMA à rallonge tirage au fond primaire (figure 6) avec bande réfléchissante (Figure 8). </li><li> Étirer le tube de PMMA dans le processus de dessin primaire (cf. section 4). Notez qu&#39;aucun vide est nécessaire pour cette étape. Le tube de PMMA est étirée à partir deOD 12 mm à 6 mm. </li><li> Retirez le tube étiré depuis la tour de tirage après tirage. </li><li> Couper le tube étiré en 550 mm de longueur. </li><li> Répétez les étapes 1.3 et 1.4. </li><li> Chauffer la partie supérieure du tube étiré avec un pistolet à air chaud jusqu&#39;à ce que le matériau se ramollit et scelle le trou sertir avec une pince (Figure 9). </li><li> Insérer le tube étiré dans le tube pour créer une nouvelle PMMA PMMA assemblage du tube (Figure 10). Le côté inférieur du tube de PMMA assemblage (à savoir la face qui porte le tube intérieur allongé ouvert), une pellicule de polytétrafluoréthylène (PTFE), comme indiqué sur la figure 10, pour sceller l&#39;espace entre le tube étiré et le nouveau tube PMMA. </li><li> Fixer l&#39;extrémité supérieure du tube de PMMA assemblage (à savoir la face qui porte le tube intérieur étanche étiré) à l&#39;agent d&#39;allongement supérieure (Figure 7), une couche intérieure à l&#39;aide de ruban adhésif, une couche intermédiaire d&#39;une bande en téflon, et une couche externe de réflexion bande. Assurer laRuban PTFE est serré et tous les espaces entre le tube de PMMA et la rallonge dessus sont scellés. </li><li> Fixez le tube de PMMA à l&#39;extenseur de fond tirage au primaire comme indiqué en 1.6. </li><li> Stretch et douille de l&#39;ensemble du tube PMMA dans le processus de dessin primaire à vide (voir la section 4). L&#39;ensemble de tube est étiré à partir de PMMA OD 12 mm à 6 mm. </li><li> Le tube étiré résultant gainage PMMA devra ID / OD d&#39;environ 0,25. Répétez 1,9 à ​​1,15 jusqu&#39;à ce que le tube de gainage finale PMMA a ID / OD d&#39;environ 0,1 avec un ID de 1 mm (figure 1). </li></ol> 2. Fabrication de la fibre chargée de l&#39;indium Le 1 mm d&#39;indium fil est étiré manches et dans le tube de gainage PMMA faite à la section 1 en utilisant le processus de tirage au secondaire (section 5) pour produire des fibres d&#39;indium rempli d&#39;une DO finale de 1,2 mm. <ol><li> Préparer et recuit des tubes de gainage en PMMA comme indiqué en 1.1 - 1.4. </li><li> Coupez le fil d&#39;indium à 550 mm de longueur.</li><li> Insérez le fil d&#39;indium dans le tube de gainage PMMA pour créer l&#39;indium rempli préforme ensemble tel que représenté dans la figure 11. </li><li> Sceller la partie inférieure du tube de gainage PMMA comme représenté sur 1,11. </li><li> Fixez l&#39;indium rempli ensemble de préforme à l&#39;extension supérieure, comme indiqué au point 1.13 et l&#39;extension tirage au secondaire inférieur comme indiqué dans 1.14. </li><li> Stretch et la manche de l&#39;indium rempli assemblage de préforme dans le processus de dessin secondaire à vide pour faire de fibres d&#39;indium remplie (voir la section 5) d&#39;une DO finale de 1 mm élaboré sous tension 15-20 g. </li><li> Retirez la bobine de fibre d&#39;indium rempli de la tour après le processus de tirage au sort est terminé. </li><li> Inspecter la face d&#39;extrémité et le long de la longueur longitudinale de la fibre d&#39;indium rempli à l&#39;aide d&#39;un microscope optique. Défauts problématiques peut inclure une séparation entre le fil d&#39;indium et de l&#39;interface tube PMMA, les fluctuations du diamètre de fil ou de rupture des fissures le long de la longueur de la fibre. Images au microscope optique de la salleium rempli de fibres sont présentées dans la figure 2, montrant un fil continu 100 um d&#39;indium dans une fibre de 1 mm OD PMMA. </li><li> Répéter de 2,1 à 2,8 jusqu&#39;à ce que suffisamment de fibres remplis d&#39;indium est produit pour la préforme indium empilés. </li></ol> 3. Fabrication de la fibre Indium Stacked La fibre est fabriquée d&#39;indium empilés par les fibres premier empilement d&#39;indium remplissent produites dans Secton 2 dans un grand tube de gainage PMMA préforme, qui est ensuite étiré et manches aux dimensions désirées de fibres en utilisant le procédé d&#39;étirage secondaire (section 5). <ol><li> Préparer le tube PMMA gainage préforme comme indiqué en 1.1. Aux fins de démonstration, nous allons utiliser un tube de PMMA de 12 mm de diamètre extérieur et 9 mm de diamètre. </li><li> Couper l&#39;indium rempli de fibres à 550 mm de longueur. </li><li> Nettoyer la surface du tube PMMA gainage préforme et l&#39;indium rempli de fibres avec des lingettes isopropanol et laisser sécher. </li><li> Bundle la fibre d&#39;indium remplis à l&#39;aide des bandes de caoutchouc et insérezdans le tube de gainage PMMA préforme, assurant les fibres sont droites et sont d&#39;un ajustement serré (figure 12). </li><li> Recuire la préforme empilés ensemble dans le four de recuit à 90 ° C pendant au moins 5 jours. </li><li> Enlever la préforme empilés ensemble dans le four de recuit et de la laisser refroidir à température ambiante. </li><li> Fixez l&#39;indium rempli ensemble de préforme à l&#39;extension supérieure, comme indiqué au point 1.13 et l&#39;extension tirage au secondaire inférieur comme indiqué dans 1.14. </li><li> Stretch et la manche du empilés ensemble de préforme dans le processus de dessin secondaire à vide pour faire indium empilé fibre (voir la section 5). Cet article est étiré à une DO finale 0,6 mm prélevé sous tension 80 g, production d&#39;une fibre méta-matériau contenant 5 mm, séparées par des fils 50 um. Un microscope optique en coupe transversale sur l&#39;image de la fibre qui en résulte est représentée sur la figure 3. </li><li> Retirez la bobine d&#39;indium empilé fibre de la tour après le processus de tirage au sort est terminé. </li><li> EnSPECT la face d&#39;extrémité et le long de la longueur longitudinale de la fibre d&#39;indium empilés comme indiqué sur 2,8 (Figure 3). </li></ol> 4. Processus de tirage primaire Le processus d&#39;étirage principal est utilisé pour étirer de préformes diamètres extérieurs supérieurs à 1 mm. La procédure suivante est utilisée dans la section 1: Fabrication du tube PMMA sous jaquette. <ol><li> Chargez la préforme sur la tour de tirage au sort par le serrage de la rallonge haut vers le mandrin à trois mâchoires. Alimenter la préforme dans la zone chaude du four (figure 13). Aligner la préforme en utilisant la scène micrométrique XY. Fermer la plaque supérieure du four. </li><li> L&#39;étape de pré-chauffage élève la température de la surface de section transversale de la préforme à la température d&#39;étirage, à l&#39;aide du profil de température représenté sur la figure 14. </li><li> Commencer le processus de dessin en augmentant la température à 185 ° C, à partir de la vitesse d&#39;avance de 5 mm / min, taux de tirer à 6 mm / min et la fermeture til a attiré pinces unitaires. Examiner le comportement de la tension d&#39;étirage au fil du temps (figure 15). <ul><li> Si la tension augmente de façon exponentielle, arrêter les unités d&#39;alimentation et de tirage au sort, attendre 1 min pour permettre la préforme à la chaleur jusqu&#39;à la température dessin, avant de commencer l&#39;alimentation et d&#39;en tirer des unités à nouveau. Répéter jusqu&#39;à ce que la tension se stabilise. </li><li> Si la tension chute, augmenter le taux d&#39;étirage par 1-2 mm / min. Continuez à augmenter le taux de tirage au sort dans 1-2 mm / min par incréments (tant que la tension reste constante ou commence à tomber), jusqu&#39;à ce que le taux de tirage requis est atteint. </li></ul></li><li> Si le vide est nécessaire, fixez le tube à vide pour le vide scellé haut prolongateur préforme à l&#39;aide Blu-Tac (figure 13). Allumez le vide après la tétée et les unités de tirage ont commencé à assurer la préforme est dessin symétrique. </li><li> Utilisez la condition de dessin primaire dans le tableau 1 comme guide lors de l&#39;élaboration de la préforme. Noter la température du four et le rapport bntre l&#39;alimentation et d&#39;en tirer taux doivent être surveillés afin de maintenir constante la tension OD et de dessin. Notez que le diamètre externe indicative pour la fibre étirée peut être obtenu à partir d&#39;une équation de bilan de masse, D = D définitive de démarrage (F / D) 1/2 où finale D - est le diamètre de la fibre finale, D est le diamètre de départ initial préforme, F est le débit d&#39;alimentation et D est le débit de soutirage. Arrêter l&#39;alimentation et le taux de tirage et le commutateur du four lorsque la préforme est terminée. Retirer la préforme à partir de la tour d&#39;étirage de la préforme une fois refroidi à température ambiante. </li></ol> 5. Processus de tirage secondaire Le processus de tirage au secondaire est utilisé pour étirer préformes à moins de 1 mm OD. La procédure suivante est utilisée dans la section 2: Fabrication de la fibre et de l&#39;indium rempli 3: Fabrication de la fibre d&#39;indium empilés. <ol><li> Chargement de la préforme pour la stirage SECONDAIRE est la même que dans le procédé d&#39;étirage principal (Etape 4,1). </li><li> L&#39;étape de pré-chauffage pour le tirage secondaire est la même que dans le procédé d&#39;étirage principal (Etape 4,2). </li><li> La préforme commence à col en bas une fois que la température d&#39;étirage est atteinte. Le menu déroulant des sorties préformes le fond du four en raison du poids de l&#39;agent d&#39;allongement de fond fournissant la force de traction initiale (Figure 16). </li><li> Démarrer le débit d&#39;alimentation (2,5 - 5 mm / min) et commencer à augmenter la température du four (2,5 - 5 ° C) pour contrôler la vitesse de la liste déroulante. Le diamètre de la fibre doit être maintenu autour de 250 à 500 um pour éviter le claquement de la fibre. </li><li> Fixer la fibre à la roue de cabestan qui tourne à une vitesse lente de moins de 1 m / min au départ. Enrouler la fibre autour des roues danseur et le joindre à la bobine de fibre. </li><li> Si le vide est nécessaire de fixer le tube à vide comme indiqué en 4.4. </li><li> Le tirage au sort sera initialement de fibres dans des conditions de tirage transitoires. Set le débit d&#39;alimentation, température d&#39;étirage et de taux de four pour les valeurs souhaitées état nul. Diamètre de la fibre et de la tension tirage au sort aura fluctuer jusqu&#39;à ce que l&#39;état d&#39;équilibre est atteint après quelques minutes. </li><li> Utilisez la condition de dessin secondaire dans le tableau 2 comme guide lors de l&#39;élaboration de la préforme. Noter la température du four et le rapport entre le débit de soutirage et d&#39;alimentation doivent être contrôlés pour maintenir constante la tension et OD dessin. </li><li> Arrêtez le processus comme indiqué à la section 4.5. </li></ol>

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	<li>Cai, W., Shalaev, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications. , (2010).</li><li>Pendry, J. B., Holden, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extremely+Low+Frequency+Plasmons+in+Metallic+Mesostructures.">Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Mesostructures.</a> Phys. Rev. Lett. 76, 4773-4776 (1996).</li><li>Schurig, D., Mock, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metamaterial+Electromagnetic+Cloak+at+Microwave+Frequencies.">Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies.</a> Science. 314, 977-980 (2006).</li><li>Shalaev, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+negative-index+metamaterials.">Optical negative-index metamaterials.</a> Nat. Photonics. 1, 41-48 (2007).</li><li>Liu, Z., Lee, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Far-field+optical+hyperlens+magnifying+sub-diffraction-limited+objects.">Far-field optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects.</a> Science. 315, (2007).</li><li>Boltasseva, A., Shalaev, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+optical+negative-index+metamaterials:+Recent+advances+and+outlook.">Fabrication of optical negative-index metamaterials: Recent advances and outlook.</a> Metamaterials. 2, 1-17 (2008).</li><li>Soukoulis, C. M., Wegener, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Past+achievements+and+future+challenges+in+the+development+of+three-dimensional+photonic+metamaterials.">Past achievements and future challenges in the development of three-dimensional photonic metamaterials.</a> Nat. Photonics. 5, 523-530 (2011).</li><li>Tuniz, A., Kuhlmey, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drawn+metamaterials+with+plasmonic+response+at+terahertz+frequencies.">Drawn metamaterials with plasmonic response at terahertz frequencies.</a> Appl. Phys. Lett. 96, 191101 (2010).</li><li>Argyros, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructured+polymer+optical+fibers.">Microstructured polymer optical fibers.</a> J. Lightwave Technol. 27, 1571-1579 (2009).</li><li>Donald, I. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production,+properties+and+applications+of+microwire+and+related+products.">Production, properties and applications of microwire and related products.</a> J. Mater. Sci. 22, 2661-2679 (1987).</li><li>Grischkowsky, D., Keiding, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Far-infrared+time-domain+spectroscopy+with+terahertz+beams+of+dielectrics+and+semiconductors.">Far-infrared time-domain spectroscopy with terahertz beams of dielectrics and semiconductors.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 7, 2006-2015 (1990).</li><li>Wang, A., Tuniz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber+metamaterials+with+negative+magnetic+permeability+in+the+terahertz.">Fiber metamaterials with negative magnetic permeability in the terahertz.</a> Opt. Mat. Express. 1, 115-120 (2010).</li><li>Tuniz, A., Lwin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stacked-and-drawn+metamaterials+with+magnetic+resonances+in+the+terahertz+range.">Stacked-and-drawn metamaterials with magnetic resonances in the terahertz range.</a> Opt. Express. 19, 16480-16490 (2011).</li></ol>

Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

La technique présentée ici permet la fabrication de kilomètres de la poursuite des trois dimensions métamatériaux avec des tailles micrométriques métrages, possédant une réponse plasmonique (et donc une permittivité électrique sur mesure) dans le domaine THz, effectivement se comporter comme un filtre passe-haut. Ceci peut être caractérisé expérimentalement à l&#39;aide térahertz dans le domaine temporel spectroscopie 11. Ces fibres en forme de métamatériaux peuvent être coupés et empilé...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom de réactif / Matériel </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> Fil d&#39;Indium 99,99%, 1 mm de diamètre </td><td> Spécialité AIM </td><td> Disponible sur demande </td><td> <a href="http://www.aimspecialty.com" target="_blank">www.aimspecialty.com</a> <a href="http://www.aimspecialty.com/Portals/0/Files/Indium.pdf" target="_blank">http://www.aimspecialty.com/Portals/0/Files/Indium.pdf</a> </td></tr><tr><td> 2-propanol (isopropanol) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> Numéro de produit 190764 </td><td> <a href="http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/solvents/products.html?TablePage=17292086" target="_blank">http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/solvents/products.html?TablePage=17292086</a> </td></tr><tr><td> Ruban adhésif </td><td> Staples </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Une enveloppe PTFE ruban, 5 ml x 12 x 0,2 MMW MMT </td><td> RS Components </td><td> Nombre d&#39;images RS 231-964 </td><td> <a href="http://uk.rs-online.com/web/p/ptfe-tapes/0231964/" target="_blank">http://uk.rs-online.com/web/p/ptfe-tapes/0231964/</a> </td></tr><tr><td> 50 Ruban Micron Aluminium Foil </td><td> Avancez Rubans adhésifs </td><td> AT506 </td><td> <a href="http://www.advancetapes.com/Products/types/9/page1/81" target="_blank">http://www.advancetapes.com/Products/types/9/page1/81</a> </td></tr><tr><td> Blu-tak </td><td> Bostik </td><td></td><td> <a href="http://www.blutack.com/index.html" target="_blank">http://www.blutack.com/index.html</a> </td></tr><tr><td> Araldite Quick Set </td><td> Selleys </td><td></td><td> <a href="http://selleys.com.au/adhesives/household-adhesive/araldite/quick-set" target="_blank">http://selleys.com.au/adhesives/household-adhesive/araldite/quick-set</a> </td></tr><tr><td> Tubes PMMA: - ID 6 mm, 12 mm OD - ID 9 mm, 12 mm OD </td><td> B &amp; M Plastics: Fabrication en plastique </td><td> Disponible sur demande </td><td> <a href="http://www.bmplastics.com.au/about-us.htm" target="_blank">http://www.bmplastics.com.au/about-us.htm</a> </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Exigences relatives au matériel </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td><ul><li> Tour d&#39;étirage de fibres avec des fours de températures maximales d&#39;au moins 200 ° C (Heathway Polymer Tirage Tour avec des préformes et des installations de tirage de fibre). Une photographie de la tour d&#39;étirage est illustré à la figure 5. </li><li> Four de recuit des températures maximales d&#39;au moins 90 ° C. </li><li> Microscope optique. </li><li> Pistolet à air chaud. </li><li> Pompe à vide. </li><li> Haut extension préforme (tube métallique de 30 cm de longueur et 12 mm de diamètre). </li><li> Tirage primaireextension inférieure (tube métallique de 100 cm de longueur et 12 mm de diamètre). </li><li> Secondaire d&#39;extension inférieure tirage (tube de PMMA de 20 cm de longueur et 12 mm de diamètre). </li></ul></td></tr></tbody></table>

fabricating metamaterials using the fiber drawing method

Les métamatériaux sont des matériaux synthétiques composites, fabriqués par assemblage de composants beaucoup plus petits que la longueur d&#39;onde à laquelle ils opèrent 1. Ils doivent leurs propriétés électromagnétiques de la structure de leurs électeurs, au lieu de les atomes qui les composent. Par exemple, des fils métalliques sous-longueur d&#39;onde peut être agencé pour posséder une permittivité électrique effectif qui est soit positif, soit négatif à une fréquence donnée, à la différence des métaux eux-mêmes 2. Ce contrôle sans précédent sur ​​le comportement de la lumière peut potentiellement conduire à un certain nombre de nouveaux dispositifs, tels que les capes d&#39;invisibilité 3, négatifs matériaux à indice de réfraction 4, et des lentilles qui résolvent des objets en dessous de la limite de 5 diffraction. Toutefois, les métamatériaux fonctionnant à des fréquences optiques, infrarouge moyen et térahertz sont classiquement réalisées en utilisant des nano-et micro-fabrication qui sont coûteux et produire des échantillons qui sont tout au plus quelques centrestimetres de taille 6-7. Nous présentons ici un procédé de fabrication pour produire des centaines de mètres de métamatériaux de fils métalliques sous forme de fibres, qui présentent une réponse plasmonique térahertz 8. On combine la pile et-dessiner technique utilisée pour produire la fibre optique microstructurée polymère 9 avec le processus de Taylor-fil 10, en utilisant des fils à l&#39;intérieur d&#39;indium polyméthacrylate de méthyle (PMMA) tubes. Le PMMA est choisi parce qu&#39;il est un outil facile à manipuler, diélectrique étirable avec convenables propriétés optiques dans la région terahertz; indium, car il a une température de fusion de 156,6 ° C, ce qui est approprié pour codrawing avec le PMMA. On inclut un fil d&#39;indium de 1 mm de diamètre et de pureté 99,99% dans un tube de PMMA avec 1 mm de diamètre interne (ID) et 12 mm de diamètre extérieur (OD) qui est fermé à une extrémité. Le tube est mis sous vide et étirée à un diamètre extérieur de 1,2 mm. La fibre obtenue est ensuite coupée en morceaux plus petits, et empilées dans un tube plus grand PMMA. Cette pile est fermé à uneextrémité et introduite dans un four tout en étant tiré rapidement, ce qui réduit le diamètre de la structure d&#39;un facteur 10, et l&#39;augmentation de la longueur d&#39;un facteur de 100. Ces fibres possèdent des caractéristiques de la micro-et nano-échelle, sont intrinsèquement flexibles, masse-productible, et peuvent être tissés présentent des propriétés électromagnétiques qui ne sont pas trouvés dans la nature. Ils représentent un tremplin prometteur pour un certain nombre de nouveaux dispositifs térahertz à partir des fréquences optiques, tels que les fibres invisibles, tissés négatifs chiffons indice de réfraction, et super-résolvant les lentilles.

Fibres métamatériaux ont été produits en utilisant la technique décrite. Ils ont été assemblés à partir d&#39;une préforme de fibres 1 mm de PMMA contenant 100 um fils de diamètre indium continues, illustré à la figure 2, qui à leur tour avaient eux-mêmes été élaboré à partir d&#39;une préforme de fils 1 mm d&#39;indium contenues à l&#39;intérieur d&#39;une chemise 10 mm polymère, qui a été produit par manchonnage des tubes de polymères de taille appropriée, comme indiqué da...

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Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Les métamatériaux à des fréquences térahertz offrent des occasions uniques, mais sont difficiles à fabriquer en vrac. Nous adaptons la procédure de fabrication des fibres de polymère optique microstructurée à peu de frais fabriquer des métamatériaux potentiellement à l&#39;échelle industrielle. Nous produisons des fibres de polyméthacrylate de méthyle contenant ~ 10 um de diamètre des fils d&#39;indium séparées par environ 100 um, qui présentent une réponse plasmonique térahertz.

Les métamatériaux Fabricating aide de la méthode de tirage de fibre

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

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13.7K vues.  University of Sydney. Les métamatériaux à des fréquences térahertz offrent des occasions uniques, mais sont difficiles à fabriquer en vrac. Nous adaptons la procédure de fabrication des fibres de polymère optique microstructurée à peu de frais fabriquer des métamatériaux potentiellement à l'échelle industrielle. Nous produisons des fibres de polyméthacrylate de méthyle contenant ~ 10 um de diamètre des fils d'indium séparées par environ 100 um, qui présentent une r?...

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Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic nanoscale patch antennas. This includes a detailed procedure for the fabrication of thin films with a well-controlled thickness over macroscopic areas using layer-by-layer deposition of polyelectrolyte polymers, namely poly(allylamine) hydrochloride (PAH) and polystyrene sulfonate (PSS). These polyelectrolyte spacer layers serve as a dielectric gap in between silver nanocubes and a gold film. By controlling the size of the nanocubes or the gap thickness, the plasmon resonance can be tuned from about 500 nm to 700 nm. Next, we demonstrate how to incorporate organic sulfo-cyanine5 carboxylic acid (Cy5) dye molecules into the dielectric polymer gap region of the nanopatch antennas. Finally, we show greatly enhanced fluorescence of the Cy5 dyes by spectrally matching the plasmon resonance with the excitation energy and the Cy5 absorption peak. The method presented here enables the fabrication of plasmonic nanopatch antennas with well-controlled dimensions utilizing colloidal synthesis and a layer-by-layer dip-coating process with the potential for low cost and large-scale production. These nanopatch antennas hold great promise for practical applications, for example in sensing, ultrafast optoelectronic devices and for high-efficiency photodetectors.

A protocol for the colloidal synthesis of silver nanocubes and fabrication of plasmonic nanoscale patch antennas with sub-10 nm gaps is presented.

Colloïdal Synthèse de Nanopatch Antennes pour Applications dans plasmonique et nanophotonique

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic ...

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Ingénierie

Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR is not affected by environmental characteristics such as the temperature and pressure surrounding the resonator. Electromagnetic radiation in THz frequencies is biocompatible, which is a critical condition especially for the application of the biomolecular sensing. However, the quality factor (Q-factor) and frequency responses of traditional thin-film based split ring resonator (SRR) MMs are very low, which limits their sensitivities and selectivity as sensors. In this work, novel nanopillar-based SRR MMs, utilizing displacement current, are designed to enhance the Q-factor up to 450, which is around 45 times higher than that of traditional thin-film-based MMs. In addition to the enhanced Q-factor, the nanopillar-based MMs induce a larger frequency shifts (17 times compared to the shift obtained by the traditional thin-film based MMs). Because of the significantly enhanced Q-factors and frequency shifts as well as the property of biocompatible radiation, the THz nanopillar-based SRR are ideal MMs for the development of biomolecular sensors with high sensitivity and selectivity without inducing damage or distortion to biomaterials. A novel fabrication process has been demonstrated to build the nanopillar-based SRRs for displacement current mediated THz MMs. A two-step gold (Au) electroplating process and an atomic layer deposition (ALD) process are used to create sub-10 nm scale gaps between Au nanopillars. Since the ALD process is a conformal coating process, a uniform aluminum oxide (Al2O3) layer with nanometer-scale thickness can be achieved. By sequentially electroplating another Au thin film to fill the spaces between Al2O3 and Au, a close-packed Au-Al2O3-Au structure with nano-scale Al2O3 gaps can be fabricated. The size of the nano-gaps can be well defined by precisely controlling the deposition cycles of the ALD process, which has an accuracy of 0.1 nm.

A protocol for the design and fabrication of a novel nanopillar-based split ring resonator (SRR) is presented.

Fabrication d&#39;anneaux résonateurs fendus nanopilier-Based pour courant de déplacement Mediated Résonances en térahertz métamatériaux

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR ...

Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they can delay or even prevent debonding failure. However, a major concern faced by designers is the premature failure of the anchors due to stress concentration. Poor installation quality and preparation of the clearance holes can result in stress concentration that provokes this premature failure. This paper deals with an installation method that aims to reduce the impact of the stress concentration and to provide a proper quality control of the preparation of the drill hole. The method involves three parts: the drilling and cleaning of the holes, the smoothing of the hole edges with a customized drill bit, and the installation of the anchor itself, including the impregnation of the anchor dowel and its insertion. Anchor fans (the free length of the spikes) are then bonded to the external FRP reinforcement. For the end anchorage, and in the case of reinforcements with multiple plies, it is recommended that the anchor fan be inserted between two plies to assist the stress-transfer mechanism. 
The proposed procedure is complemented with a design approach for spike anchors, based on an extensive database. It is proposed that the design follow a number of steps, namely: selection of the anchor diameter and subsequent tensile strength of the connector (that is to say, the anchor before fanning out the free end), evaluation of the reduction in the tensile strength due to bending, provision of enough embedment to prevent slippage failure, and consideration of the number and spacing of anchors for a given reinforcement. In this sense, it should be noted that further research is needed in order to obtain a general expression for the contribution of spike anchors to overall bond strength of FRP reinforcements.

This manuscript presents a method for controlling the quality of installation for spike anchors designed to delay delamination of externally bonded fiber reinforced polymers. The protocol includes the preparation of the drill hole and the insertion process. The most influential parameters on the efficiency of the anchors are discussed.

Méthode d’installation afin d’améliorer le contrôle de la qualité des fibre renforcé polymère piquets d’ancrage

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they ...

Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl dimethyl azlactone) (PGMA-b-PVDMA), are presented. Due to the high reactivity of azlactone groups towards amine, thiol, and hydroxyl groups, PGMA-b-PVDMA surfaces can be modified with secondary molecules to create chemically or biologically functionalized interfaces for a variety of applications. Previous reports of patterned PGMA-b-PVDMA interfaces have used traditional top-down patterning techniques that generate non-uniform films and poorly controlled background chemistries. Here, we describe customized patterning techniques that enable precise deposition of highly uniform PGMA-b-PVDMA films in backgrounds that are chemically inert or that have biomolecule-repellent properties. Importantly, these methods are designed to deposit PGMA-b-PVDMA films in a manner that completely preserves azlactone functionality through each processing step. Patterned films show well-controlled thicknesses that correspond to polymer brushes (~90 nm) or to highly crosslinked structures (~1-10 &#956;m). Brush patterns are generated using either the parylene lift-off or interface directed assembly methods described and are useful for precise modulation of overall chemical surface reactivity by adjusting either the PGMA-b-PVDMA pattern density or the length of the VDMA block. In contrast, the thick, crosslinked PGMA-b-PVDMA patterns are obtained using a customized micro-contact printing technique and offer the benefit of higher loading or capture of secondary material due to higher surface area to volume ratios. Detailed experimental steps, critical film characterizations, and trouble-shooting guides for each fabrication method are discussed.

Surface fabrication methods for patterned deposition of nanometer thick brushes or micron thick, crosslinked films of an azlactone block co-polymer are reported. Critical experimental steps, representative results, and limitations of each method are discussed. These methods are useful for creating functional interfaces with tailored physical features and tunable surface reactivity.

Fabrication de Surfaces réactives avec brosse-comme et Films réticulés de copolymères bloc Azlactone fonctionnalisés

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl ...

Drawing and Hydrophobicity-patterning Long Polydimethylsiloxane Silicone Filaments

Polydimethylsiloxane (PDMS) silicone is a versatile polymer that cannot readily be formed into long filaments. Traditional spinning methods fail because PDMS does not exhibit long-range fluidity at melting. We introduce an improved method to produce filaments of PDMS by a stepped temperature profile of the polymer as it cross-links from a fluid to an elastomer. By monitoring its warm-temperature viscosity, we estimate a window of time when its material properties are amendable to drawing into long filaments. The filaments pass through a high-temperature tube oven, curing them sufficiently to be harvested. These filaments are on the order of hundreds of micrometers in diameter and tens of centimeters in length, and even longer and thinner filaments are possible. These filaments retain many of the material properties of bulk PDMS, including switchable hydrophobicity. We demonstrate this capability with an automated corona-discharge patterning method. These patternable PDMS silicone filaments have applications in silicone weavings, gas-permeable sensor components, and model microscale foldamers.

Here, we present a protocol to produce long filaments of polydimethylsiloxane (PDMS) silicone by gravity-drawing through a furnace. Filaments are on the order of hundreds of micrometers in diameter and tens of centimeters in length and are hydrophobically patternable via an Arduino-controlled corona discharge system.

Dessin et hydrophobie-structuration Long Filaments de Silicone Polydimethylsiloxane

Polydimethylsiloxane (PDMS) silicone is a versatile polymer that cannot readily be formed into long filaments. Traditional spinning methods fail because ...

Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We demonstrate not only lateral control but, importantly, also control over the angular alignment of adjacent layers. The core of the technique is represented by a home-built transfer setup which allows the user to control the position of the individual crystals involved in the transfer. This is achieved with sub-micrometer (translational) and sub-degree (angular) precision. Prior to stacking them together, the isolated crystals are individually manipulated by custom-designed moving stages that are controlled by a programmed software interface. Moreover, since the entire transfer setup is computer controlled, the user can remotely create precise heterostructures without coming into direct contact with the transfer setup, labeling this technique as &#8220;hands-free&#8221;. In addition to presenting the transfer set-up, we also describe two techniques for preparing the crystals that are subsequently stacked.

In this work we describe a technique that is used to create new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking ultrathin layered 2D materials with precise control over position and relative orientation.

Fabrication de van der Waals Hétérostructures avec alignement de rotation précis

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We ...

Etalon Assembly and Fiber-Etalon Alignment

Assemblage Etalon et alignement fibre-étalon

Fabrication and Mechanical Property Assessment of Fiber Composite Laminates

Measuring the Mechanical Properties of Glass Fiber Reinforcement Polymer Composite Laminates Obtained by Different Fabrication Processes

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the forming pressure, the mass fraction of fiber is reduced and lots of air bubbles are trapped inside, resulting in low-quality laminates (low stiffness and strength). The wet hand lay-up/vacuum bag (WLVB) process for the fabrication of composite laminates is based on the traditional wet hand lay-up process, using a vacuum bag to remove air bubbles and provide pressure, and then carrying out the heating and curing process. 
Compared with the traditional hand lay-up process, laminates manufactured by the WLVB process show superior mechanical properties, including better strength and stiffness, higher fiber volume fraction, and lower void volume fraction, which are all benefits for composite laminates. This process is completely manual, and it is greatly influenced by the skills of the preparation personnel. Therefore, the products are prone to defects such as voids and uneven thickness, leading to unstable qualities and mechanical properties of the laminate. Hence, it is necessary to finely describe the WLVB process, finely control steps, and quantify material ratios, in order to ensure the mechanical properties of laminates. 
This paper describes the meticulous process of the WLVB process for preparing woven plain patterned glass fiber reinforcement composite laminates (GFRPs). The fiber volume content of laminates was calculated using the formula method, and the calculated results showed that the fiber volume content of WL laminates was 42.04%, while that of WLVB laminates was 57.82%, increasing by 15.78%. The mechanical properties of the laminates were characterized using tensile and impact tests. The experimental results revealed that with the WLVB process, the strength and modulus of the laminates were enhanced by 17.4% and 16.35%, respectively, and the specific absorbed energy was increased by 19.48%.

Author Spotlight: Enhancing Fiber Composite Laminate Quality with the Wet Hand Lay-Up/Vacuum Bag Process 

This paper describes a fabrication process for fiber-reinforced polymer matrix composite laminates obtained using the wet hand lay-up/vacuum bag method.

Mesure des propriétés mécaniques des stratifiés composites polymères de renfort en fibre de verre obtenus par différents procédés de fabrication

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the ...

Fabrication micro-gaufrée de dispositifs analytiques à base de papier nanocellulosique  

Microembossing: A Convenient Process for Fabricating Microchannels on Nanocellulose Paper-Based Microfluidics

Nanopaper, derived from nanofibrillated cellulose, has generated considerable interest as a promising material for microfluidic applications. Its appeal lies in a range of excellent&#160;qualities, including an exceptionally smooth surface, outstanding optical transparency, a uniform nanofiber matrix with nanoscale porosity, and customizable chemical properties. Despite the rapid growth of nanopaper-based microfluidics, the current techniques used to create microchannels on nanopaper, such as 3D printing, spray coating, or manual cutting and assembly, which are crucial for practical applications, still possess certain limitations, notably susceptibility to contamination. Furthermore, these methods are restricted to the production of millimeter-sized channels. This study introduces a straightforward process that utilizes convenient plastic micro-molds for simple microembossing operations to fabricate microchannels on nanopaper, achieving a minimum width of 200 &#181;m. The developed microchannel outperforms existing approaches, achieving a fourfold improvement, and can be fabricated within 45 min. Furthermore, fabrication parameters have been optimized, and a convenient quick-reference table is provided for application developers. The proof-of-concept for a laminar mixer, droplet generator, and functional nanopaper-based analytical devices (NanoPADs) designed for Rhodamine B sensing using surface-enhanced Raman spectroscopy was demonstrated. Notably, the NanoPADs exhibited exceptional performance with improved limits of detection. These outstanding results can be attributed to the superior optical properties of nanopaper and the recently developed accurate microembossing method, enabling the integration and fine-tuning of the NanoPADs.

Pleins feux sur l’auteur : Révolutionner la microfluidique grâce à la fabrication de microcanaux sur du nanopapier 

This protocol describes a straightforward process that utilizes convenient plastic micro-molds for simple microembossing operations to fabricate microchannels on nanofibrillated cellulose paper, achieving a minimum width of 200 &#181;m.

Microgaufrage : un procédé pratique pour la fabrication de microcanaux sur la microfluidique à base de papier nanocellulosique

Nanopaper, derived from nanofibrillated cellulose, has generated considerable interest as a promising material for microfluidic applications. Its appeal ...