Cette méthode peut aider à répondre aux questions clés dans le domaine de la dynamique microfluide, telles que les effets des nanostructures sur une surface au profil de film mince et la vitesse d’éviinage. Le principal avantage de cette technique est qu’elle fournit une méthode de fabrication de divers tableaux de piliers d’évacue d’une manière rentable et efficace dans le temps. Thomas Germain, un étudiant diplômé de notre laboratoire, démontrera la procédure.
Pour commencer, préparez le dispositif d’estampage pour le protocole. Les détails essentiels de ce dispositif d’estampage sont dans ce schéma. Une plaque d’appui pour soutenir le moule est montée sur une scène XY.
Pour tamponner le plastique, une scène Theta-Z déplace un bit de taille micro. Un laser chauffe le moule en plastique à la pointe du bit. Voici la plaque d’appui et le support pour le bit d’estampage sur leurs étapes respectives.
Une caméra vidéo équipée d’un objectif 10x offre une vue de l’estampage d’une vue sur le côté du bit. Obtenez la plaque d’appui de l’appareil, avec un moule d’estampage. Le moule est un disque acrylique, d’un pouce de diamètre et d’un huitième pouce d’épaisseur.
Fixez le moule d’estampage à la plaque d’appui pour une utilisation dans l’appareil. Ensuite, traduire manuellement le bit d’estampage de la manière d’éviter de l’endommager. Ensuite, fixez la plaque d’appui avec le moule à l’étape motorisée d’estampage XY.
Avec les commandes de l’ordinateur, déplacez le moule en plastique pour être aligné et centré avec l’axe du bit d’estampage. Maintenant traduire manuellement le bit d’estampage jusqu’à ce qu’il soit presque en contact avec le moule en plastique. Utilisez le programme informatisé de contrôle de l’estampage et surveillez le bit.
Traduire le bit d’estampage par petites incréments jusqu’à ce que la pointe soit en contact avec le plastique. Après cela, traduire le bit d’estampage loin de l’échantillon. Assurez-vous toujours que le moule en plastique est normal pour le bit.
Ou bien les piliers n’auront pas la hauteur uniforme une fois que le moule PDMS est créé. Les hauteurs des piliers non uniformes pourraient affecter l’hémage du liquide. Ensuite, attribuez des paramètres pour créer le motif, y compris la longueur des pixels, la profondeur de la cavité et la position initiale.
Continuez en téléchargeant une carte de modelage préparée. La valeur à échelle grise indique la profondeur de cavité désirée, le noir étant la profondeur maximale définie de la cavité. Commencez le processus d’estampage.
Le logiciel déplacera le bit vers les emplacements appropriés en utilisant la longueur du pixel. Le bit tamponnera une cavité selon les paramètres définis. Une fois que les cavités ont été créées, retirez le moule en plastique estampillé.
Voici le moule estampillé immédiatement après le processus d’estampage. Le moule est complet après que sa surface soit polie avec 9000 papier de verre sec humide de grain, comme avec cet exemple. Passez à utiliser le moule pour créer un moulage.
Dans un bécher, mettre pdms élastomer et agent de séchage dans un rapport de 10 à 1. Ensuite, mélangez-les bien pendant trois minutes. Après le mélange, placez le bécher dans une chambre évacuée pour libérer les bulles d’air emprisonnées.
Avant de procéder, assurez-vous que le mélange n’a pas de bulles. Ensuite, placez le moule en plastique estampillé dans un récipient muré. Idéalement, le récipient ne serait pas beaucoup plus grand que le diamètre extérieur du moule.
Commencez à verser le mélange PDMS au centre de la zone estampillée, et spirale vers l’extérieur pour le distribuer également. Placez le récipient dans une chambre évacuée pour libérer des bulles d’air. Une fois terminé, transférer le récipient dans une plaque chaude pour chauffer à 100 degrés Celsius pendant 15 minutes.
Après cela, sans laisser refroidir la plaque chaude, chauffer à 65 degrés Celsius pendant 25 minutes. Retirer le récipient du feu et laisser refroidir le PDMS. Attendez 20 minutes pour le refroidissement et le séchage avant de couper le moulage du mur du récipient.
Retirez le PDMS du moule et rangez le moule en plastique et l’échantillon PDMS dans des contenants couverts. Cependant, avant d’utiliser le moule en plastique, assurez-vous de nettoyer la surface de tout PDMS résiduel en le plaçant dans un bain d’eau à ultrasons pendant cinq minutes. Ce bitmap définit une structure de mèche rectangulaire.
Chaque pixel représente un carré avec une longueur latérale de 100 micromètres. Les pixels uniformément noirs signifient que chaque pilier du PDMS aura la même hauteur réglée à 100 micromètres. Il s’agit d’une vue supérieure des piliers dans le PDMS créé avec le bitmap.
Cette vue latérale à partir d’un bord démontre la hauteur relativement constante de la structure d’édage. Voici les vues latérales et supérieure d’une structure PDMS avec une couche d’aluminium déposé d’environ 70 micromètres d’épaisseur. Avec l’application d’éthanol à la surface, ces mêmes structures montrent des preuves du fluide le long de la base des piliers.
Bien que cette méthode puisse donner un aperçu de la dynamique de l’hémiage, elle peut également être appliquée à d’autres systèmes, tels que les tuyaux thermiques et le transfert de chaleur à l’échelle nanométrique. Après cette procédure, d’autres méthodes comme l’interférométrie peuvent être effectuées afin de répondre à des questions supplémentaires, comme la façon dont la courbure du ménisque est déterminée par la structure de mèche et comment cela affecte le flux de chaleur dans la région. Après son développement, cette technique a ouvert la voie à des chercheurs dans le domaine du transfert de chaleur à l’échelle microscale pour explorer le rôle que la forme de la région à couches minces a sur les blocs de chaleur.
N’oubliez pas que travailler avec des lasers peut être extrêmement dangereux, et que les lunettes de sécurité laser doivent toujours être portées pendant que le processus d’estampage est effectué.
