Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave no campo da dinâmica microfluida, como os efeitos das nanoestruturas em uma superfície para o perfil de filme fino e velocidade de pavio. A principal vantagem desta técnica é que ela fornece um método de fabricação de várias matrizes de pilares de pavio de forma econômica e de tempo. Demonstrando o procedimento estará Thomas Germain, um estudante de pós-graduação do nosso laboratório.
Para começar, prepare o dispositivo de carimbo para o protocolo. Os detalhes essenciais deste dispositivo de estampagem estão neste esquema. Uma placa de apoio para apoiar o molde é montada em um estágio XY.
Para carimbar o plástico, um estágio Theta-Z move um bit micro. Um laser aquece o molde de plástico na ponta da broca. Aqui estão a placa de apoio e o suporte para o bit de carimbo em seus respectivos estágios.
Uma câmera de vídeo equipada com um objetivo de 10x fornece uma visão da estampagem de uma vantagem para o lado da bit. Pegue a placa de apoio do dispositivo, juntamente com um molde de carimbo. O molde é um disco de acrílico, uma polegada de diâmetro e um oitavo de espessura.
Fixar o molde de carimbo na placa de apoio para uso no dispositivo. Em seguida, traduza manualmente o pedaço de carimbo fora do caminho para evitar danificá-lo. Em seguida, fixar a placa de apoio com o molde para o estágio de carimbo XY motorizado.
Com os controles do computador, mova o molde de plástico para ser alinhado e centrado com o eixo da broca de estampagem. Agora traduza manualmente a broca de carimbo até que esteja quase em contato com o molde de plástico. Use o programa de controle de carimbo computadorizado e monitore a broca.
Traduza a broca de estampagem em pequenos incrementos até que a ponta esteja em contato com o plástico. Depois disso, traduza o carimbo um pouco longe da amostra. Certifique-se sempre que o molde de plástico é normal até o momento.
Ou então os pilares não terão altura uniforme quando o molde PDMS for criado. Alturas de pilares não uniformes podem afetar a hemiwicking do fluido. Em seguida, atribua parâmetros para criar o padrão, incluindo comprimento de pixel, profundidade da cavidade e posição inicial.
Continue carregando um mapa de padrões preparado. O valor em escala de cinza indica a profundidade da cavidade desejada, sendo o preto o conjunto de profundidade máxima da cavidade. Inicie o processo de carimbo.
O software moverá a broca para os locais apropriados usando o comprimento do pixel. A broca carimbará uma cavidade de acordo com os parâmetros definidos. Uma vez criadas as cavidades, remova o molde de plástico estampado.
Aqui está o molde carimbado imediatamente após o processo de carimbo. O molde é completo depois que sua superfície é polida com 9.000 grãos de lixa seca molhada, como neste exemplo. Passe a usar o molde para criar uma moldagem.
Em um béquer, coloque o elastômero pdms e o agente de cura em uma proporção de 10 para 1. Em seguida, misture-os completamente por três minutos. Depois de misturar, coloque o béquer em uma câmara evacuada para liberar quaisquer bolhas de ar presas.
Antes de prosseguir, certifique-se de que a mistura não tenha bolhas. Em seguida, coloque o molde de plástico estampado em um recipiente murado. Idealmente, o recipiente não seria muito maior do que o diâmetro externo do molde.
Comece a derramar a mistura PDMS no centro da área carimbada e espiral para fora para distribuí-la igualmente. Coloque o recipiente em uma câmara evacuada para liberar bolhas de ar. Quando terminar, transfira o recipiente para uma placa quente para aquecer a 100 graus Celsius por 15 minutos.
Depois disso, sem deixar a placa quente esfriar, aqueça-a a 65 graus Celsius por 25 minutos. Retire o recipiente do fogo e deixe o PDMS esfriar. Aguarde 20 minutos para esfriar e curar antes de cortar a moldagem da parede do recipiente.
Remova o PDMS do molde e armazene o molde plástico e a amostra de PDMS em recipientes cobertos. No entanto, antes de usar o molde de plástico, certifique-se de limpar a superfície de qualquer PDMS residual colocando-a em um banho de água de ultrassom por cinco minutos. Este bitmap define uma estrutura retangular de pavio.
Cada pixel representa um quadrado com um comprimento lateral de 100 micrômetros. Os pixels uniformemente pretos significam que cada pilar no PDMS terá a mesma altura definida para 100 micrômetros. Esta é uma visão superior dos pilares do PDMS criados com o bitmap.
Esta visão lateral de uma borda demonstra a altura relativamente consistente da estrutura de pavio. Aqui estão vistas laterais e superiores de uma estrutura PDMS com uma camada de aproximadamente 70 micrômetros de espessura de alumínio depositado. Com a aplicação do etanol à superfície, essas mesmas estruturas mostram evidências do fluido ao longo da base dos pilares.
Embora este método possa fornecer uma visão sobre a dinâmica hemiwicking, ele também pode ser aplicado a outros sistemas, como tubos de calor e transferência de calor nanoescala. Após esse procedimento, outros métodos como a interferometria podem ser realizados para responder a perguntas adicionais, como como a curvatura do menisco é determinada pela estrutura de pavio e como isso afeta o fluxo de calor na região. Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores do campo da transferência de calor em microescala explorarem o papel que a forma da região do filme fino tem sobre os blocos de calor.
Não se esqueça que trabalhar com lasers pode ser extremamente perigoso, e que os óculos de segurança a laser devem ser sempre usados enquanto o processo de estampagem é realizado.
