当社のプロトコルは、柔軟なメッシュ構造の製造ステップと、ポリマーベースの振動エネルギーハーベスタを作るための結合プロセスを示しています。この技術の利点は、3D撮影が容易にメッシュ構造を作製できること、すなわち低周波用途のための振動エネルギー収穫機に有効である、30ミリメートルで40ミリメートルガラス基板を調製することである。ガラス基板をテフロンジグにセットして洗浄します。
保護眼鏡、衣類、手袋を着用してください。その後、ピラニア溶液中に1分間ジグを出現する。RFマグネトロンスパッタリング機のチャンバーにガラス基板をセットします。
RF電力を250ワット、スパッタリング時間を11分、アルゴンガスの流量を12sccmに、チャンバー圧力を0.5パスカルに設定します。さて、RFマグネトロンスパッタリングにより、ガラス基板上に100〜200ナノメートルのクロム膜を形成する。次に、スピンコートチャンバ内の固定段階に基板をセットする。
クロムフィルム上に1A13として正のフォトレジストをドロップし、30秒間4000RPMでスピンコーティングにより1〜2ミクロンの薄膜をコーティングします。テキストプロトコルに記載されているように基板を焼成した後、フォトマスクを用いて被覆基板にフォトレジストを接触させる。UV ライトをフォト マスクに垂直に露出します。
被ばく線量が平方センチメートル当たり80ミリジュールであり、波長が405ナノメートルであることを確認してください。基板を150ミリリットルのTMAH溶液に浸し、30秒から1分間フォトレジストを開発します。基板を純水でリンスした後、150ミリリットルのクロムエッチング液に基板を浸漬し、クロムを1~2分程度浸す。
次に、テキストプロトコルに記載されているとおりにフォトレジストを取り外します。さて、スピンコーターチャンバーの固定段階に基板をセットする。基板のクロムパターン側にアクリル樹脂溶液を約1ミリリットル落とし、作製構造を犠牲層として放出する。
次いで、2000RPMで30秒間スピンコートして薄膜を形成する。基板を100°Cで10分間焼いた後、スプレーコートに取り付けられたプレートに基板をセットする。エッジビートを防ぐために、エッジカバーで基板を覆います。
マイナスフォトレジストSU8-3005をシリンジに注ぎます。テキスト プロトコルに示すように、ノズルの直径、ノズル移動速度、霧化圧力、流体圧力、ピッチ距離、および間隔時間を各レイヤーに設定します。また、ノズルと基板の距離を40ミリメートルに設定します。
基板上にSU8多層をスプレーします。同じ方法で10回塗布を繰り返します。その後、ホットプレートの上で95°Cで60分間焼きます。
層あたりの膜厚を決定した後、テキストプロトコルに記載されているように、多層を噴霧してターゲット膜厚を達成する。本研究では、厚さ200ミクロンに40層を適用しています。次に、基板をひっくり返して角度調整テーブルの上に置きます。
調整テーブルの角度を 45 度に傾けます。UV 光源の下に角度調整テーブルを配置します。1平方センチメートルあたり150ミリジュールの露光線量で基板にUV光を垂直に適用し、波長は365ナノメートルです。
露出後、調整テーブルの角度をゼロ度に戻し、反対方向に 45 度傾けます。テキスト プロトコルで説明されているように、露出後のベイク処理を実行する前に、同じ方法で UV ライトを垂直に適用します。次に、SU-8開発者で約20〜30分間の基板を開発します。
現像時間が十分でない場合、メッシュボイドの開口が不十分になります。IPAでリンスした後、テキストプロトコルに記載されているように、基材をトルエン溶液に約3〜4時間浸漬する。確実に、アクリル樹脂の犠牲層が縁取られ、メッシュ構造を有するSU-8構造が基材から放出されることを確認してください。
圧電フィルムを作製するには、PVDFシートを360平方ミリメートルのシートでデバイス形状に切り出す。カットPVDFフィルムをセルラースワイプでペトリ皿に置きます。デシケータに保管してください。
さて、PDMSの主剤の10ミリリットル、および硬化剤の1ミリリットルを遠心管に注ぎます。惑星貯蔵および消泡機に遠心管をセットし、1分間両方の溶液を混合する。さて、40ミリメートルガラス基板で2つの30ミリメートルを準備します。
スピンコーターチャンバーの固定段階にガラス基板をセットします。PDMS溶液をガラス基板にドロップします。次いで、4000RPMでスピンコーティングによりPDMS膜を形成し、テキストプロトコルに記載されているように基板を焼成する。
カットPVDFフィルムを1枚ずつ2つの異なるPDMS基板に配置します。PDMSの表面にPVDFフィルムを配置するだけで、互いに接着することを確認してください。PVDFフィルムにしわが見られる場合は、ローラーで伸ばします。
PVDFフィルム1にSU-8をドロップし、PDMS基板1に配置する。次いで、4000RPMでスピンコートによりSU-8薄膜を形成する。SU-8メッシュ構造をPVDFフィルム1に配置し、それらを接着します。
さて、SU-8をPVDFフィルム2に落とし、PDMS基板2に配置する。4000RPMでスピンコーティングによりSU-8薄膜を形成する。ピールオフPVDFフィルム2からPDMS基板2から、次いでSU-8メッシュ構造の上に置き、PVDFフィルム1上に配置する。
接着状態の付着装置を、デシケータなどの湿度の低い容器に約12時間保管します。12時間後、ピンセットを最下層の底側に入れ、PVDFフィルム1を入れる。次いで、結合した3層のPVDFフィルム1、SU-8メッシュ構造、およびPVDFフィルム2を基板から同時に剥離する。
PVDFフィルムと中間層の2層からなるバイモルフ型振動エネルギーハーベスタを、SU-8メッシュ構造で構成した、図示する。上下のPVDFの電極は、出力電圧を得るために直列に接続されています。光学画像と2つのSEM画像は、メッシュ構造を持つ弾性層を示しています。
画像によると、弾性層は、裏面傾斜露光によって処理され、開発障害なしに微細な3Dメッシュパターンを有するように見える。振動試験では、メッシュコア弾性層を有する2つのデバイスと、ソリッドコア構造弾性層を有する装置が評価され、メッシュコア型デバイスの有効性を検証する。装置が振動シェーカーにセットされ、励起されると、メッシュコア型とソリッドコア型のデバイスの両方が、中弦波入力と同期した中弦波出力を示した。
メッシュコア型デバイスは、ソリッドコア型デバイスよりも42.6%高い出力電圧を示しました。ここに示されているのは、最大出力電力の周波数応答です。メッシュコア型デバイスは、18.7ヘルツの共振周波数を示し、これは、固体コア型デバイスよりも15.8%低い。
また、24.6マイクロワットの出力電力を示し、これはソリッドコア型デバイスよりも68.5%高くなっています。傾斜露光では、基板の裏側から、メッシュ構造の微細なプリントを行うのに十分な現像時間が重要である。薄い接着プロセスでは、我々はまた、インスタント接着剤を使用することができます。
ただし、接着剤はメッシュ構造の空隙を埋め、デバイスの剛性の増加を引き起こします。このため、共振周波数も増加する。エネルギーハーベスティングシステムを使用して、生物学的、光学的、マイクロ流体システムなどのマイクロナノアプリケーションとして3D写真を適用することができます。
