Notre protocole démontre les étapes de fabrication d’une structure de maille flexible et le processus de collage pour faire une moissonneuse-batteuse à base de vibrations à base de polymère. L’avantage de cette technique, c’est que la photographie 3D peut facilement fabriquer la structure en maille, qui est efficace dans la récolteuse d’énergie vibratoire pour les applications à basse fréquence Pour commencer, préparer 30 millimètres par 40 millimètres substrats en verre. Mettre un substrat en verre dans un gabarit en téflon pour le nettoyage.
Portez des lunettes de protection, des vêtements et des gants. Puis, émergent le gabarit dans la solution piranha pendant une minute. Placez le substrat en verre dans la chambre d’une machine à pulvériser du magnétron RF.
Réglez la puissance RF à 250 watts, le temps de pulvérisation à 11 minutes, le débit de gaz Argon à 12 sccm, et la pression de la chambre à 0,5 pascals. Maintenant, formez 100 à 200 nanomètres de film de chrome sur le substrat en verre, par pulvérisation de magnétron RF. Ensuite, placez le substrat sur une scène de fixation dans une chambre enduite de spin.
Drop photo positive résister comme 1A13 sur le film de chrome, et enduire le film mince d’un à deux microns par revêtement spin à 4000 RPM pendant 30 secondes. Après la cuisson du substrat tel que décrit dans le protocole texte, contactez la photo résister substrat enduit avec un masque photo. Exposez la lumière UV verticalement au masque photo.
Assurez-vous que la dose d’exposition est de 80 millijoules par centimètre carré, et que la longueur d’onde est de 405 nanomètres. Immerger le substrat dans 150 millilitres de solution TMAH, et développer la résistance photo pendant 30 secondes à une minute. Après avoir rinçant le substrat avec de l’eau pure, immerger le substrat dans les 150 millilitres de solution de gravure de chrome, et graver le chrome pendant environ une à deux minutes.
Ensuite, supprimez la résistance photo décrite dans le protocole texte. Maintenant, placez le substrat sur la scène de fixation dans la chambre de revêtement de spin. Déposez environ un millilitre de solution de résine acryclique sur le côté motif chrome du substrat pour libérer la structure fabriquée comme couche sacrificielle.
Ensuite, former un film mince par spin-enduit à 2000 RPM pendant 30 secondes. Après avoir cuire le substrat à 100 degrés Celsius pendant 10 minutes, placez le substrat sur une plaque attachée dans le revêtement de pulvérisation. Couvrir le substrat d’un couvercle de bord pour éviter le battement de bord.
Versez la photo négative résister SU8-3005 dans la seringue. Réglez le diamètre de la buse, la vitesse de déplacement de la buse, la pression d’atomisation, la pression du fluide, la distance de tangage et le temps d’intervalle pour chaque couche indiquée dans le protocole texte. En outre, réglez la distance entre la buse et le substrat à 40 millimètres.
Vaporiser des multicoucouches SU8 sur le substrat. Répétez le revêtement 10 fois de la même manière. Ensuite, cuire le substrat sur une plaque chaude à 95 degrés Celsius pendant 60 minutes.
Après avoir déterminé l’épaisseur du film par couche, tel que décrit dans le protocole de texte, pulvériser le multicouche pour atteindre l’épaisseur du film cible. Dans cette recherche, 40 couches sont appliquées pour une épaisseur de 200 microns. Maintenant, placez le substrat sur une table d’ajustement d’angle en renversant le substrat.
Inclinez l’angle de la table d’ajustement à 45 degrés. Placez la table d’ajustement d’angle sous la source de lumière UV. Appliquer la lumière UV verticalement sur le substrat à une dose d’exposition de 150 millijoules par centimètre carré, et une longueur d’onde de 365 nanomètres.
Après l’exposition, retournez l’angle de la table d’ajustement à zéro degré et inclinez-le à 45 degrés dans la direction opposée. Appliquez la lumière UV verticalement de la même manière, avant d’effectuer la cuisson post-exposition décrite dans le protocole texte. Maintenant, développez le substrat pendant environ 20 à 30 minutes dans su-8 développeur.
Si le temps de développement ne suffit pas, il conduit à une ouverture insuffisante des vides de maille. Après le rinçage en IPA, tel que décrit dans le protocole de texte, plonger le substrat dans la solution Toluène pendant environ trois à quatre heures. Assurez-vous que la couche sacrificielle de résine acrylique est bordée et que la structure SU-8 avec la structure en maille est libérée du substrat.
Pour préparer le film piézoélectrique, découpez la feuille PVDF à la forme de l’appareil avec une feuille de 360 millimètres carrés. Placez les films PVDF coupés sur une boîte de Pétri avec un balayage cellulaire. Rangez-les dans un dessiccateur.
Maintenant, versez 10 millilitres de l’agent principal de PDMS, et un millileter d’agent curateur, dans un tube de centrifugeuse. Placez le tube de centrifugeuse dans une machine planétaire de stockage et de déferlant, et mélangez les deux solutions pendant une minute. Maintenant, préparez deux substrats en verre de 30 millimètres par 40 millimètres.
Placez le substrat en verre sur une scène de fixation dans la chambre du revêtement de spin. Déposez la solution PDMS sur le substrat en verre. Ensuite, formez le film PDMS en spin coating à 4000 RPM, et cuire le substrat tel que décrit dans le protocole de texte.
Placez les films PVDF coupés un par un sur deux substrats PDMS différents. Assurez-vous, juste en plaçant des films PVDF sur la surface de PDMS, ils adhèrent les uns aux autres. Si des rides sont visibles sur les films PVDF, prolongez-les avec un rouleau.
Déposez le SU-8 sur le film PVDF un, placé sur le substrat PDMS un. Ensuite, formez le film mince SU-8 par revêtement spin à 4000 RPM. Placez la structure en maille SU-8 sur le film PVDF un et les lier.
Maintenant, déposez SU-8 sur pvdf film deux, placé sur le substrat PDMS deux. Former le film mince SU-8 en spin coating à 4000 RPM. Peal off PVDF film deux du substrat PDMS deux, puis placer sur le dessus de la structure de maille SU-8, placé sur pvdf film un.
Rangez l’appareil adhérent avec l’état collé dans un récipient à faible humidité, comme un desiccateur pendant environ 12 heures. Après 12 heures, mettez les pinces dans le côté inférieur de la couche la plus basse, film PVDF un. Ensuite, épluchez simultanément les trois couches collées du film PVDF une, de la structure en maille SU-8 et du film PVDF deux du substrat.
Une moissonneuse-batteuse d’énergie de type bimorphe, composée de deux couches de films PVDF et d’une couche intermédiaire, composée d’une structure en maille SU-8, est présentée. Les électrodes du PVDF supérieur et inférieur sont reliées en série pour obtenir une tension de sortie. L’image optique et les deux images SEM montrent des couches élastiques avec une structure en maille.
Selon les images, la couche élastique, traitée par l’exposition inclinée vers l’arrière, semble avoir de beaux modèles de maille 3D, sans défaillance de développement. Dans les tests de vibration, deux dispositifs, l’un avec une couche élastique à noyau mifié, et l’autre avec une couche élastique de structure à noyau solide, sont évalués pour vérifier la validité de l’appareil de type noyau mifié. Lorsque les appareils sont réglés sur un shaker de vibration et excités, les deux, le type meshed-core et les dispositifs de type solid-core, a montré la sortie sinusoïde synchronisée avec l’entrée sinusoïde.
L’appareil de type meshed-core présentait une tension de sortie 42,6 % plus élevée que l’appareil de type noyau solide. La réponse de fréquence de la puissance de sortie maximale est indiquée ici. Le dispositif de type meshed-core a montré une fréquence de résonance de 18.7 hertz, qui est 15.8% inférieure à l’appareil de type solid-core.
Il a également montré une puissance de sortie de 24,6 microwatts, ce qui est 68,5% plus élevé que le dispositif de type noyau solide. Sur l’exposition inclinée, de l’arrière du substrat, et le temps de développement suffisant sont importants pour faire des impressions fines de la structure de maille. Dans le processus de collage mince, nous pouvons également utiliser une colle instantanée.
Cependant, la colle comblera le vide de la structure de maille, et causera une augmentation de rigidité de dispositif. Par conséquent, la fréquence de résonance augmente également. Tous utilisant des systèmes de collecte d’énergie, nous pouvons appliquer la photographie 3D à comme une micro nano applications, telles que les systèmes biologiques, optiques et microfluidiques.
