이 방법은 나노 구조가 표면에 박막 프로파일 및 위킹 속도에 미치는 영향과 같은 미세 유체 역학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 비용과 시간 효율적인 방식으로 다양한 사악한 기둥 어레이를 제작하는 방법을 제공한다는 것입니다. 절차를 시연하는 것은 토마스 제르맹, 우리의 실험실에서 대학원생이 될 것입니다.
시작하려면 프로토콜에 대한 스탬핑 장치를 준비합니다. 이 스탬핑 장치의 필수 세부 사항은이 회로도에 있습니다. 금형을 지원하는 백플레이트가 XY 스테이지에 장착됩니다.
플라스틱에 스탬프를 찍기 위해 테타-Z 스테이지는 마이크로 크기의 비트를 이동합니다. 레이저는 비트 팁에서 플라스틱 금형을 가열합니다. 다음은 백업 플레이트와 각 스테이지의 스탬핑 비트에 대한 지원입니다.
10배 목표가 장착된 비디오 카메라는 관점에서 비트 의 측면으로 스탬핑을 볼 수 있습니다. 스탬핑 금형과 함께 장치에서 백업 플레이트를 가져옵니다. 금형은 아크릴 디스크, 직경 1인치, 두께 1인치입니다.
장치에 사용하기 위해 스탬핑 금형을 백업 플레이트에 고정합니다. 다음으로 스탬핑 비트를 수동으로 변환하여 손상되지 않도록 합니다. 그런 다음 금형으로 백킹 플레이트를 전동 XY 스탬핑 스테이지에 고정합니다.
컴퓨터 컨트롤을 사용하면 플라스틱 금형을 스탬핑 비트의 축과 정렬하고 중심으로 이동합니다. 이제 플라스틱 금형과 거의 접촉할 때까지 스탬핑 비트를 수동으로 변환합니다. 전산화된 스탬핑 제어 프로그램을 사용하고 비트를 모니터링합니다.
팁이 플라스틱과 접촉할 때까지 스탬핑 비트를 작은 단위로 변환합니다. 그 후 샘플에서 스탬핑 비트를 변환합니다. 항상 플라스틱 금형이 비트에 정상인지 확인합니다.
또는 PDMS 금형이 생성되면 기둥의 높이가 균일하지 않습니다. 균일하지 않은 기둥 높이는 유체의 헤미윅에 영향을 미칠 수 있습니다. 다음으로 픽셀 길이, 캐비티 깊이 및 초기 위치를 포함하여 패턴을 만들기 위한 매개 변수를 할당합니다.
준비된 패터닝 맵을 업로드하여 계속 합니다. 회색 스케일 값은 원하는 캐비티 깊이를 나타내며, 검은색은 설정된 최대 캐비티 깊이입니다. 스탬핑 프로세스를 시작합니다.
이 소프트웨어는 픽셀 길이를 사용하여 적절한 위치로 비트를 이동합니다. 비트는 설정된 매개 변수에 따라 캐비티에 스탬프를 찍습니다. 캐비티가 만들어지면 스탬프가 찍힌 플라스틱 금형을 제거합니다.
스탬프 처리 직후 스탬프가 찍힌 금형입니다. 금형은 표면이 9, 000 그루젖은 마른 사포로 연마 된 후 완성됩니다. 몰드를 사용하여 성형을 만듭니다.
비커에 PDMS 엘라스토머 및 경화제를 10 대 1 비율로 넣습니다. 그런 다음 3 분 동안 철저히 섞습니다. 혼합 후, 비커를 대피 챔버에 놓고 갇힌 기포를 풀어 놓습니다.
진행하기 전에 혼합물에 거품이 없는지 확인합니다. 다음으로 스탬프가 찍힌 플라스틱 몰드를 벽으로 둘러싸인 용기에 넣습니다. 이상적으로, 용기는 금형의 외부 직경보다 훨씬 크지 않을 것입니다.
PDMS 혼합물을 스탬핑 영역의 중앙에 붓기 시작하고 바깥쪽으로 나선형으로 나선하여 동등하게 분배합니다. 용기를 대피한 챔버에 놓고 기포를 방출합니다. 완료되면 용기를 핫 플레이트로 옮기고 섭씨 100도에서 15분 동안 가열합니다.
그 후, 뜨거운 접시가 식히는 것을 허용하지 않고, 25 분 동안 섭씨 65도에서 가열하십시오. 열에서 용기를 제거하고 PDMS가 냉각할 수 있도록 합니다. 용기 벽에서 성형을 절단하기 전에 냉각 및 경화에 대한 20 분을 기다립니다.
금형에서 PDMS를 제거하고 플라스틱 금형 및 PDMS 샘플을 덮은 용기에 보관합니다. 그러나 플라스틱 금형을 사용하기 전에 5 분 동안 초음파 수조에 배치하여 잔류 PDMS의 표면을 청소해야합니다. 이 비트맵은 직사각형 위킹 구조를 정의합니다.
각 픽셀은 100 마이크로미터 측면 길이의 사각형을 나타냅니다. 균일하게 검은색 픽셀은 PDMS의 각 기둥이 100 마이크로미터로 설정된 동일한 높이를 의미합니다. 비트맵으로 만든 PDMS의 기둥의 맨 위 보기입니다.
가장자리에서 이 측면 뷰는 위킹 구조의 비교적 일관된 높이를 보여줍니다. 다음은 약 70 마이크로미터 두께의 알루미늄층을 가진 PDMS 구조의 측면과 최고 전망입니다. 표면에 에탄올을 적용하면 이러한 동일한 구조는 기둥의 기저근을 따라 유체의 증거를 보여줍니다.
이 방법은 헤미윅 역학에 대한 통찰력을 제공할 수 있지만 히트 파이프 및 나노 스케일 열 전달과 같은 다른 시스템에도 적용 될 수 있습니다. 이 절차에 따라, 간섭과 같은 그밖 방법은 반월상연연골의 곡률이 어떻게 위브 구조에 의해 결정되는지 그리고 그 지역에 있는 열 유동성에 어떻게 영향을 미치는지 와 같은 추가 질문에 대답하기 위하여 행해질 수 있습니다. 개발 후, 이 기술은 마이크로 스케일 열 전달 분야의 연구원들이 열 블록에 박막 영역의 모양이 있는 역할을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.
레이저로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으며 스탬핑 공정이 수행되는 동안 레이저 안전 안경을 착용해야 한다는 것을 잊지 마십시오.
