Name: micro-masonry for 3d additive micromanufacturing
Uploaded: 2014-08-01T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing at JoVE.com

This work was supported by the NSF (CMMI-1351370).

מסכות עיצוב 1. לייצור של תשתית תורמות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב מסכה עם גיאומטריה רצויה. לפברק 100 x 100 מיקרומטר יחידות בודדות מיקרומטר מרובעים סיליקון, לצייר מערך של 100 מיקרומטר x 100 מיקרומטר ריבועים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב מסכה שנ...

<ol>
	<li>Stix, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+&#8220;Point+one.">Toward &#8220;Point one.</a> Sci Am. Feb. , 90-95 (1995).</li><li>Appenzeler, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Man+Who+Dared+to+Think+Small.">The Man Who Dared to Think Small.</a> Science. 254, 1300-1301 (1991).</li><li>Madou, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamentals+of+Microfabrications+The+Science+of+Miniaturization.">Fundamentals of Microfabrications The Science of Miniaturization.</a> , (2002).</li><li>Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+Lithography.">Soft Lithography.</a> Angew Chem Int Ed. 38, 551-575 (1998).</li><li>Judy, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microelectromechanical+systems+(MEMS)+fabrication,+design+and+applications.">Microelectromechanical systems (MEMS) fabrication, design and applications.</a> Smart Mater Struct. 10, 1134-1154 (2001).</li><li>Jain, V. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Micromanufacturing Process. , (2012).</li><li>Keum, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon+micro-masonry+using+elastomeric+stamps+for+three-dimensional+microfabrication.">Silicon micro-masonry using elastomeric stamps for three-dimensional microfabrication.</a> J Micromech Microeng. 22, 55018 (2012).</li><li>Keum, H., Chung, H., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+Contact+at+The+Interface+between+Silicon+and+Transfer-Printed+Gold+Films+by+Eutectic+Joining.">Electrical Contact at The Interface between Silicon and Transfer-Printed Gold Films by Eutectic Joining.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 5, 6061 (2013).</li><li>Keum, H., Seong, M., Sinha, S., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrostatically+Driven+Collapsible+Au+Thin+Films+Assembled+Using+Transfer+Printing+for+Thermal+Switching.">Electrostatically Driven Collapsible Au Thin Films Assembled Using Transfer Printing for Thermal Switching.</a> Appl Phys Lett. 100, 211904 (2012).</li><li>Klaassen, E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon+fusion+bonding+and+deep+reactive+ion+etching:+a+new+technology+for+microstructures.">Silicon fusion bonding and deep reactive ion etching: a new technology for microstructures.</a> Sens Actuators A. 52, 132-139 (1996).</li><li>Barth, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon+fusion+bonding+for+fabrication+of+sensors+actuators+and+microstructures.">Silicon fusion bonding for fabrication of sensors actuators and microstructures.</a> Sens Actuators. A21 - A23, 919-926 (1990).</li></ol>

מיקרו בנייה, מוצגת באיור 4, כרוך מליטה היתוך סיליקון בצעד מליטה חומר. המליטה היתוך הסיליקון מושגת על ידי הצבת הדוגמא בתנור חישול תרמית מהירה (תנור להרכבה עצמית) וחימום המדגם ב950 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות. מצב חישול זה גם לאימוץ בין סי - סי וסי - SiO 2 המליטה <sup...

מערכות מייקרו (MEMS), כגון המזעור של מכונות 3D רגילות בקנה מידה גדולה, הם חיוניים לקידום טכנולוגיות מודרניות על ידי אספקת שיפורי ביצועים ו1,2 הפחתת עלות ייצור. עם זאת, בקצב הנוכחי של התקדמות טכנולוגית בMEMS לא יכול להישמר ללא חידושים מתמידים בטכנולוגיות ייצור 3-6. microfabrication מונוליטי הנפוץ מסתמך בעיקר על שכבה אחר שכבת תהליכים שפותחו עבור הייצור של מעגלים משולבים (IC). שיטה זו הייתה מוצלחת למדי הבמאפשר ייצור המוני של התקני MEMS ביצועים גבוהים. עם זאת, בשלה מורכב שכבה אחר שכבה וטבע אלקטרוכימי תוסף, ייצור של מבני 3D MEMS diversely בצורת והתקנים, ואילו קל בmacroworld, הוא מאוד מאתגר להשיג באמצעות microfabrication מונוליטי זה. כדי לאפשר microfabrication 3D גמיש יותר עם מורכבות פחות תהליך, אנחנו developed אסטרטגית 3D תוסף micromanufacturing (שמכונה &quot;מיקרו / ננו בנייה &#39;), אשר כרוכה בהרכבה המבוסס על דפוס העברה של חומרי מיקרו / ננו בשילוב עם טכניקות מליטה חומרים מהירים תרמית המאפשר חישול. העברת הדפסה היא שיטה להעברת חומרים מוצקים microscale (כלומר, &#39;דיו מוצק&#39;) ממצע שבו הם נוצרו או גדלו מצע שונה באמצעות הדבקה יבשה מבוקרת של בולי אלסטומרי. ההליך האופייני למייקרו בנייה מתחיל עם העברת הדפסה. דיו מוצק טרומי הוא העברה המודפסת באמצעות חותמת microtip שהיא צורה מתקדמת של בולי אלסטומרי והמבנים המודפסים לאחר מכן הם annealed באמצעות חישול תרמית מהיר (להרכבה עצמית) כדי לשפר את דיו דיו והידבקות דיו מצע. גישת ייצור זה מאפשרת הבנייה של מבנים חריגים microscale ומכשירים שלא ניתן לאכלס באמצעות metho הקיים אחר7 DS. מיקרו בנייה מספקת מספר תכונות אטרקטיביות לא קיימים בשיטות אחרות: (א) את היכולת לשלב דיו מוצק תפקודי והמבני של חומרים שונים כדי להרכיב חיישני MEMS ומפעילה משולבים בתוך כל מבנה 3D; (ב) את הממשקים של דיו מוצק שנאסף יכולים לתפקד כמו מגעים חשמליים ותרמית 9,10; (ג) ברזולוציה מרחבית ההרכבה יכולה להיות גבוהה (~ 1 מיקרומטר) על ידי ניצול תהליכי יתוגרפיות הפערים מדרגי והבינו היטב ליצירת דיו מוצק ושלבים מכאניים מאוד מדויקים להעברת הדפסת 7; ו (ד) דיו מוצק תפקודי והמבני יכול להיות משולב בשני מצעים קשיחים וגמישים במישוריים או גיאומטריות עקומות.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="758">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:217px;">Name of Material / Equipment</td>
			<td style="width:97px;">Company</td>
			<td style="width:97px;"></td>
			<td style="width:347px;">Comments / Description</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Az 5214</td>
			<td>Clariant</td>
			<td></td>
			<td>1.5 mm thick photoresist</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Su8-100</td>
			<td>Microchem</td>
			<td></td>
			<td>100 mm Photoresist used in mold</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sylgard 184</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td></td>
			<td>PDMS mixed to fabricate stamp</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Hydrofluoric Acid</td>
			<td>Honeywell</td>
			<td></td>
			<td>Acid to etch silicon oxide layer</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Silicon on insulator</td>
			<td>Ultrasil</td>
			<td></td>
			<td>Donor substrate was fabricated</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">trichlorosilane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td>Chemical used to help pealing of PDMS from mold</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

micro-masonry for 3d additive micromanufacturing

העברת הדפסה היא שיטה להעברת חומרים מוצקים מיקרו / ננו (המכונים במסמך &quot;דיו&quot;) ממצע שבו הם נוצרו למצע שונה על ידי שימוש בבולי אלסטומרי. העברת הדפסה מאפשרת שילוב של חומרים הטרוגניים לפברק מערכות תפקודיות מבנים שאין דומים או שנמצאים במכשירים מתקדמים אחרונים, כגון תאים סולריים גמישים ומתיחים ומערכי LED. בעוד הדפסת העברה מפגינה תכונות ייחודיות ביכולת הרכבה חומר, השימוש בשכבות דבק או שינוי פני השטח כגון תצהיר של monolayer עצמית התאספו (SAM) על מצעים לשיפור תהליכי הדפסה מעכבת ההסתגלות רחבה שלה ברכבות מייקרו מערכת מייקר מבנים (MEMS) והתקנים. כדי להתגבר על חסרון זה, פיתחנו מצב מתקדם של הדפסת ההעברה שdeterministically מרכיב אובייקטי microscale אדם אך ורק באמצעות שליטה בשטח מגע פני השטחללא כל שינוי פני השטח. היעדר שכבת דבק או שינוי אחר ותהליכי המליטה החומרים הבאים להבטיח מליטה מכאנית לא רק, אבל גם חיבור תרמי וחשמלי בין חומרים שנאספו, אשר פותח עוד יותר יישומים שונים בהסתגלות בבניית התקני MEMS יוצא דופן.

מיקרו-בנייה מאפשרת שילוב חומרים הטרוגניות כדי ליצור מבני MEMS, כי הם מאוד מאתגרים או בלתי אפשריים להשיג על ידי תהליכי microfabrication מונוליטי. כדי להמחיש את היכולת שלו, מבנה (שנקרא &#39;קומקום מיקרו &quot;) הוא מפוברק אך ורק באמצעות מיקרו-בנייה. איור 4A הוא תמונת מיקרוסקופ ...

Watch this Scientific Journal Video about Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing at JoVE.com

Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing

מיקרו בנייה לMicromanufacturing 3D תוסף

נייר זה מציג אסטרטגית 3D תוסף micromanufacturing (שמכונה &quot;מיקרו בנייה&quot;) עבור הייצור גמיש של מערכת מייקר מבנים (MEMS) והתקנים. גישה זו כרוכה בהרכבה המבוסס על דפוס העברה של חומרי מיקרו / ננו בשילוב עם טכניקות מליטה חומרים מהירים תרמית המאפשר חישול.

Transfer printing is a method to transfer solid micro/nanoscale materials (herein called &#8216;inks&#8217;) from a substrate where they are generated to ...

Research

JoVE Journal

Engineering

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

ברזולוציה גבוהה, במהירות גבוהה, הדמיה וידאו תלת ממדית עם טכניקות הקרנה הדיגיטלי פרינג&#39;

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Scalable Nanohelices for Predictive Studies and Enhanced 3D Visualization

Nanohelices להרחבה עבור חיזוי מחקרים ויזואליזציה 3D משופר

Spring-like materials are ubiquitous in nature and of interest in nanotechnology for energy harvesting, hydrogen storage, and biological sensing ...

Novel 3D/VR Interactive Environment for MD Simulations, Visualization and Analysis

רומן 3D / VR הסביבה אינטראקטיבית לMD סימולציות, ויזואליזציה וניתוח

The increasing development of computing (hardware and software) in the last decades has impacted scientific research in many fields including materials ...

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

Dispersive אנרגיה טומוגרפיית רנטגן עבור מיפוי 3D היסודות של חלקיקים בודדים

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Methods for Measuring the Orientation and Rotation Rate of 3D-printed Particles in Turbulence

שיטות למדידת התמצאות סיבוב שעיר 3D מודפסות חלקיקי Turbulence

Experimental methods are presented for measuring the rotational and translational motion of anisotropic particles in turbulent fluid flows. 3D printing ...

3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy

3D הדפסה של מודלים Biomolecular למחקר פדגוגיה

The construction of physical three-dimensional (3D) models of biomolecules can uniquely contribute to the study of the structure-function relationship. 3D ...

A 3D-printed Chamber for Organic Optoelectronic Device Degradation Testing

תא מודפס 3D עבור התקן מעגל אורגני השפלה בדיקות

In this manuscript, we outline the manufacture of a small, portable, easy-to-use atmospheric chamber for organic and perovskite optoelectronic devices, ...

A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

עמודי רשת אבזור רך בתהליך הזרקה של רכיב 3D עם מיקרו

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection ...

Multi-material Ceramic-Based Components &#8211; Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing (CerAM - T3DP)

Multi-material Ceramic-Based Components ÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œ Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing CerAM - T3DP

הרכיבים מבוססי קרמיקה חומר רב – כתוסף בייצור מרכיבים אסתטיים בשחור-לבן על-ידי הדפסת תלת-ממד תרמופלסטיים (CerAM - T3DP)

To combine the benefits of Additive Manufacturing (AM) with the benefits of Functionally Graded Materials (FGM) to ceramic-based 4D components (three ...