Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della dinamica dei microfluidi, come gli effetti delle nanostrutture su una superficie al profilo del film sottile e alla velocità di assorbimento. Il vantaggio principale di questa tecnica è che fornisce un metodo per fabbricare vari array di pilastri traspiranti in modo efficiente in termini di costi e tempo. A dimostrare la procedura sarà Thomas Germain, uno studente laureato del nostro laboratorio.
Per avviare, preparare il dispositivo di stampaggio per il protocollo. I dettagli essenziali di questo dispositivo di stampaggio sono in questo schema. Una piastra di supporto per sostenere lo stampo è montata su uno stadio XY.
Per timbrare la plastica, uno stadio Theta-Z muove un bit di micro dimensioni. Un laser riscalda lo stampo di plastica sulla punta del morso. Ecco la piastra di supporto e il supporto per la parte di stampaggio sulle rispettive fasi.
Una videocamera dotata di un obiettivo 10x offre una vista della stampaggio da un punto di vista al lato del bit. Ottenere la piastra di supporto dal dispositivo, insieme a uno stampo di stampaggio. Lo stampo è un disco acrilico, di un pollice di diametro e uno spesso un ottavo di pollice.
Fissare lo stampo di stampaggio alla piastra di supporto per l'uso nel dispositivo. Successivamente, tradurre manualmente il bit di stampaggio per evitare di danneggiarlo. Quindi fissare la piastra di supporto con lo stampo alla fase di stampaggio XY motorizzata.
Con i comandi del computer, spostare lo stampo di plastica per allinearlo e centrarlo con l'asse del bit di stampaggio. Ora traduci manualmente il bit di stampaggio fino a quando non è quasi a contatto con lo stampo di plastica. Utilizzare il programma di controllo stampaggio computerizzato e monitorare il bit.
Traslare il bit di stampaggio in piccoli incrementi fino a quando la punta non è a contatto con la plastica. Successivamente, tradurre il bit di stampaggio lontano dal campione. Assicurarsi sempre che lo stampo di plastica sia normale alla parte.
Altrimenti i pilastri non avranno un'altezza uniforme una volta creato lo stampo PDMS. Altezze non uniformi del pilastro potrebbero influire sull'emiwicking del fluido. Assegnare quindi parametri per la creazione della serie, tra cui la lunghezza dei pixel, la profondità della cavità e la posizione iniziale.
Continuare caricando una mappa di creazione di modelli preparata. Il valore in scala di grigi indica la profondità della cavità desiderata, con il nero che è la profondità massima impostata della cavità. Avviare il processo di stampaggio.
Il software sposterà il bit nelle posizioni corrette utilizzando la lunghezza dei pixel. Il bit stamperà una cavità in base ai parametri impostati. Una volta create le cavità, rimuovere lo stampo di plastica stampato.
Ecco lo stampo timbrato subito dopo il processo di stampaggio. Lo stampo è completo dopo che la sua superficie è stata lucidata con carta vetrata secca bagnata da 9.000 graniglia, come con questo esempio. Spostate per utilizzare lo stampo per creare uno stampaggio.
In un bicchiere, mettere l'elastomero PDMS e l'agente polimerizzante in un rapporto 10 a 1. Quindi, mescolarli accuratamente per tre minuti. Dopo la miscelazione, posizionare il becher in una camera evacuata per rilasciare eventuali bolle d'aria intrappolate.
Prima di procedere, assicurarsi che la miscela non abbia bolle. Quindi, posizionare lo stampo di plastica stampato in un contenitore re murato. Idealmente, il contenitore non sarebbe molto più grande del diametro esterno dello stampo.
Inizia a versare la miscela PDMS al centro dell'area stampata e spirale verso l'esterno per distribuirla equamente. Posizionare il contenitore in una camera evacuata per rilasciare bolle d'aria. Al termine, trasferire il contenitore su una piastra calda per riscaldare a 100 gradi Celsius per 15 minuti.
Successivamente, senza lasciare raffreddare la piastra calda, scaldarla a 65 gradi Celsius per 25 minuti. Rimuovere il contenitore dal fuoco e lasciare raffreddare il PDMS. Attendere 20 minuti per il raffreddamento e la polimerizzazione prima di tagliare lo stampaggio dalla parete del contenitore.
Rimuovere il PDMS dallo stampo e conservare lo stampo di plastica e il campione PDMS in contenitori coperti. Tuttavia, prima di utilizzare lo stampo in plastica, assicurarsi di pulire la superficie di qualsiasi PDMS residuo posizionandolo in un bagno d'acqua ad ultrasuoni per cinque minuti. Questa bitmap definisce una struttura rettangolare di assorbimento.
Ogni pixel rappresenta un quadrato con una lunghezza laterale di 100 micrometri. I pixel uniformemente neri significano che ogni pilastro nel PDMS avrà la stessa altezza impostata su 100 micrometri. Questa è una vista dall'alto dei pilastri nel PDMS creato con la bitmap.
Questa vista laterale da uno spigolo dimostra l'altezza relativamente costante della struttura di assorbimento. Ecco le viste laterali e principali di una struttura PDMS con uno strato di alluminio depositato dello spessore di circa 70 micrometri. Con l'applicazione di etanolo sulla superficie, queste stesse strutture mostrano prove del fluido lungo la base dei pilastri.
Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sulla dinamica di emiwicking, può anche essere applicato ad altri sistemi, come tubi termici e trasferimento di calore su scala nanometrica. Seguendo questa procedura, altri metodi come l'interferometria possono essere eseguiti al fine di rispondere a domande aggiuntive, come come la curvatura del menisco è determinata dalla struttura traspirante e come ciò influisce sul flusso di calore nella regione. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha spianato la strada ai ricercatori nel campo del trasferimento di calore su microscala per esplorare il ruolo che la forma della regione del film sottile ha sui blocchi di calore.
Non dimenticare che lavorare con i laser può essere estremamente pericoloso e che gli occhiali di sicurezza laser dovrebbero sempre essere indossati durante l'eseguito il processo di stampaggio.
