Nosso protocolo demonstra as etapas de fabricação de uma estrutura de malha flexível e o processo de ligação para fazer uma colheitadeira de energia de vibração baseada em polímero. A vantagem dessa técnica, é que a fotografia 3D pode facilmente fabricar a estrutura de malha, que é eficaz na colheitadeira de energia de vibração para aplicações de baixa frequência Para começar, prepare 30 milímetros por substratos de vidro de 40 milímetros. Coloque um substrato de vidro em um gabarito de Teflon para limpeza.
Use óculos de proteção, roupas e luvas. Em seguida, desponte o gabarito na solução piranha por um minuto. Coloque o substrato de vidro na câmara de uma máquina de sputtering de magnetron RF.
Defina a potência RF para 250 watts, o tempo de sputtering para 11 minutos, a vazão do gás Argon para 12 sccm, e a pressão da câmara para 0,5 pascals. Agora, formam de 100 a 200 nanômetros de filme de cromo no substrato de vidro, por rf magnetron sputtering. Em seguida, coloque o substrato em um estágio de fixação em uma câmara revestida de giro.
A foto positiva de queda resiste como 1A13 no filme de cromo, e cubra o filme fino de um a dois mícrons por meio de revestimento giratório a 4000 RPM por 30 segundos. Após assar o substrato conforme descrito no protocolo de texto, entre em contato com o substrato revestido da foto com uma máscara fotográfica. Exponha a luz UV verticalmente à máscara fotográfica.
Certifique-se de que a dose de exposição é de 80 milímetros por centímetro quadrado, e o comprimento de onda é de 405 nanômetros. Mergulhe o substrato em 150 mililitros de solução TMAH e desenvolva a foto resista por 30 segundos a um minuto. Depois de enxaguar o substrato com água pura, mergulhe o substrato nos 150 mililitros da solução de gravura de cromo e etch cromo por cerca de um a dois minutos.
Em seguida, remova a resistência da foto, conforme descrito no protocolo de texto. Agora, coloque o substrato no estágio de fixação na câmara do revestimento de spin. Solte aproximadamente um mililitro da solução de resina acríclica no lado padrão do cromo do substrato para liberar a estrutura fabricada como uma camada sacrificial.
Em seguida, forme um filme fino por spin-coating a 2000 RPM por 30 segundos. Depois de assar o substrato a 100 graus Celsius por 10 minutos, coloque o substrato em uma placa anexada no revestimento de pulverização. Cubra o substrato com uma tampa de borda para evitar batidas de borda.
Despeje a foto negativa resista ao SU8-3005 na seringa. Defina o diâmetro do bocal, a velocidade de movimento do bocal, a pressão de atomização, a pressão do fluido, a distância do campo e o tempo de intervalo para cada camada conforme listado no protocolo de texto. Além disso, defina a distância entre o bocal e o substrato para 40 milímetros.
Pulverizar multicamadas SU8 no substrato. Repita o revestimento 10 vezes da mesma forma. Em seguida, asse o substrato em uma placa quente a 95 graus Celsius por 60 minutos.
Depois de determinar a espessura do filme por camada, como descrito no protocolo de texto, pulverize a multicamadas para alcançar a espessura do filme-alvo. Nesta pesquisa, são aplicadas 40 camadas para uma espessura de 200 mícrons. Agora, coloque o substrato em uma mesa de ajuste de ângulo, virando o substrato.
Incline o ângulo da mesa de ajuste para 45 graus. Coloque a mesa de ajuste do ângulo sob a fonte de luz UV. Aplique luz UV verticalmente ao substrato a uma dose de exposição de 150 milijoules por centímetro quadrado, e um comprimento de onda de 365 nanômetros.
Após a exposição, devolva o ângulo da tabela de ajuste a zero graus e incline-o para 45 graus na direção oposta. Aplique luz UV verticalmente da mesma forma, antes de realizar o assado pós-exposição, conforme descrito no protocolo de texto. Agora, desenvolva o substrato por aproximadamente 20 a 30 minutos no desenvolvedor SU-8.
Se o tempo de desenvolvimento não for suficiente, leva à abertura insuficiente dos vazios de malha. Após enxaguar em IPA, como descrito no protocolo de texto, mergulhe o substrato na solução Toluene por aproximadamente três a quatro horas. Certifique-se de que a camada sacrificial da resina acrílica é bordada e a estrutura SU-8 com a estrutura de malha é liberada do substrato.
Para preparar o filme piezoelétrico, corte a folha PVDF para a forma do dispositivo com uma folha de 360 milímetros quadrados. Coloque os filmes PVDF cortados em uma placa de Petri com um cortador de celular. Armazená-los em um desiccator.
Agora, despeje 10 mililitros do agente principal do PDMS, e um mililitro de agente de cura, em um tubo de centrífuga. Coloque o tubo de centrífuga em uma máquina planetária de armazenamento e desfoaming, e misture ambas as soluções por um minuto. Agora, prepare dois substratos de vidro de 30 milímetros por 40 milímetros.
Coloque o substrato de vidro em um estágio de fixação na câmara do revestimento de spin. Solte a solução PDMS no substrato de vidro. Em seguida, forme o filme PDMS por revestimento girado a 4000 RPM, e asse o substrato conforme descrito no protocolo de texto.
Coloque os filmes PVDF cortados um a um em dois substratos PDMS diferentes. Certifique-se de que, apenas colocando filmes PVDF na superfície do PDMS, eles se aderem uns aos outros. Se as rugas forem vistas nos filmes PVDF, amplie-as com um rolo.
Solte SU-8 no filme PVDF um, colocado no substrato PDMS um. Em seguida, forme o filme fino SU-8 por revestimento girado a 4000 RPM. Coloque a estrutura de malha SU-8 na filme PVDF um e uni-la.
Agora, solte OU-8 na película PVDF 2, colocado no substrato PDMS dois. Forme o filme fino SU-8 por revestimento girado a 4000 RPM. Peal off PVDF filme dois do substrato PDMS dois, e, em seguida, colocar em cima da estrutura de malha SU-8, colocado em PVDF filme um.
Armazene o dispositivo aderido com o estado ligado em um recipiente com baixa umidade, como um dessecador por cerca de 12 horas. Depois de 12 horas, coloque a pinça na parte inferior da camada mais baixa, filme PVDF um. Em seguida, descasque simultaneamente as três camadas ligadas de filme PVDF um, estrutura de malha SU-8 e filme PVDF dois do substrato.
Um coletor de energia de vibração tipo bimorph, composto por duas camadas de filmes PVDF e uma camada intermediária, composta por uma estrutura de malha SU-8, é mostrado. Os eletrodos do PVDF superior e inferior estão conectados em série para obter tensão de saída. A imagem óptica e as duas imagens SEM mostram camadas elásticas com uma estrutura de malha.
De acordo com as imagens, a camada elástica, processada pela exposição inclinada para trás, parece ter padrões finos de malha 3D, sem falha de desenvolvimento. Nos testes de vibração, dois dispositivos, um com camada elástica de núcleo malhado, e outro com uma camada elástica de estrutura de núcleo sólido, são avaliados para verificar a validade do dispositivo do tipo núcleo em malha. Quando os dispositivos são colocados em um agitador de vibração e excitados, ambos, o tipo de núcleo de malha e os dispositivos do tipo núcleo sólido, mostraram saída sinusoidal sincronizada com entrada sinusoidal.
O dispositivo do tipo núcleo de malha exibiu uma tensão de saída 42,6% maior do que o dispositivo tipo núcleo sólido. Mostrada aqui é a resposta de frequência da potência máxima de saída. O dispositivo do tipo núcleo mesclado apresentou uma frequência de ressonância de 18,7 hertz, que é 15,8% menor do que o dispositivo tipo núcleo sólido.
Também apresentou uma potência de saída de 24,6 microwatts, 68,5% maior que o dispositivo tipo núcleo sólido. Na exposição inclinada, do lado traseiro do substrato, e tempo de desenvolvimento suficiente são importantes para fazer letras finas da estrutura da malha. No processo de ligação fina, também podemos usar uma cola instantânea.
No entanto, a cola preencherá o vazio da estrutura da malha e causará um aumento na rigidez do dispositivo. Portanto, a frequência de ressonância também aumenta. Todos usando sistemas de colheita de energia, podemos aplicar a fotografia 3D como um micro nano aplicações, como sistemas biológicos, ópticos e microfluidos.
