Name: scalable stamp printing and fabrication of hemiwicking surfaces
Uploaded: 2018-12-18T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces at JoVE.com

Dit materiaal is gebaseerd op onderzoek gedeeltelijk gesponsord door de Amerikaanse Office of Naval Research onder Grant nr. N00014-15-1-2481 en de National Science Foundation onder Grant No. 1653396. De standpunten en conclusies hierin zijn die van de auteurs en moet niet worden geïnterpreteerd als noodzakelijkerwijs het officiële beleid of aantekeningen, hetzij expliciet of impliciet, van Amerikaanse Office of Naval Research, de National Science Foundation, of de regering van de Verenigde Staten.

1. Maak de patronen-kaart
<ol><li>Met behulp van een grafische editor, maak het gewenste patroon voor de hemiwicking-structuren weergegeven als een bitmapafbeelding. Opmerking: Sommige van de wicking ontwerpparameters (dat wil zeggen, hoek verloop, diepte verloop) kan naar worden gestreefd afhankelijk van de grijswaarden toegewezen aan elke pixel. Deze grijswaarden worden vervolgens bewerkt om te wijzigen de gewenste parameter.</li>
	<li>Sla de bitmap als een draagbare netwerk afbeelding (.png) en plaats he...

<ol>
	<li>Plawsky, J. L., 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=Nano-+and+Micro-structures+for+Thin+Film+Evaporation+-+A+Review.">Nano- and Micro-structures for Thin Film Evaporation - A Review.</a> Nanoscale and Microscale Thermophysical Engineering. 18, 251-269 (2014).</li><li>Derjaguin, B. V., Churaev, N. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+question+of+determining+the+concept+of+disjoining+pressure+and+its+role+in+the+equilibrium+and+flow+of+thin+films.">On the question of determining the concept of disjoining pressure and its role in the equilibrium and flow of thin films.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 66, 389 (1978).</li><li>Ma, H. B., Cheng, P., Borgmeyer, B., Wang, Y. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+flow+and+heat+transfer+in+the+evaporating+thin+film+region.">Fluid flow and heat transfer in the evaporating thin film region.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 4 (3), 237-243 (2008).</li><li>Hohmann, C., Stephan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscale+temperature+measurement+at+an+evaporating+liquid+meniscus.">Microscale temperature measurement at an evaporating liquid meniscus.</a> Experimental Thermal and Fluid Science. 26 (2-4), 157-162 (2002).</li><li>Potask, M., Wayner, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaporation+from+a+two-dimensional+extended+meniscus.">Evaporation from a two-dimensional extended meniscus.</a> International Journal of Heat Mass Transfer. 15 (10), 1851-1863 (1972).</li><li>Panchamgam, S. S., Plawsky, J. L., Wayner, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscale+heat+transfer+in+an+evaporating+moving+extended+meniscus.">Microscale heat transfer in an evaporating moving extended meniscus.</a> Experimental Thermal and Fluid Science. 30 (8), 745-754 (2006).</li><li>Arends, A. A., Germain, T. M., Owens, J. F., Putnam, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+Reflectometry+and+Interferometry+for+Measuring+Thin-film+Thickness+and+Curvature.">Simultaneous Reflectometry and Interferometry for Measuring Thin-film Thickness and Curvature.</a> Review of Scientific Instruments. 89 (5), (2018).</li><li>Zhu, Y., Antao, D. S., Lu, Z., Somasundaram, S., Zhang, T., Wang, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+and+characterization+of+dry+out+heat+flux+in+micropillar+wick+structures.">Prediction and characterization of dry out heat flux in micropillar wick structures.</a> Langmuir. 32 (7), 1920-1927 (2016).</li><li>Kim, J., Moon, M. W., Kim, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+hemiwicking.">Dynamics of hemiwicking.</a> Journal of Fluid Mechanics. 800, 57-71 (2016).</li><li>Ding, C., Soni, G., Bozorgi, P., Meinhart, C. D., MacDonald, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wicking+Study+of+Nanostructured+Titania+Surfaces+for+Flat+Heat+Pipes.">Wicking Study of Nanostructured Titania Surfaces for Flat Heat Pipes.</a> Nanotech Conference &amp; Expo. , (2009).</li><li>Chen, R., Lu, M. C., Srinivasan, V., Wang, Z., Cho, H. H., Majumdar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanowires+for+Enhanced+Boiling+Heat+Transfer.">Nanowires for Enhanced Boiling Heat Transfer.</a> Nano Letters. 9 (2), 548-553 (2009).</li><li>Kim, B. S., Choi, G., Shim, D., Kim, K. M., Cho, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+roughening+for+hemi-wicking+and+its+impact+on+convective+boiling+heat+transfer.">Surface roughening for hemi-wicking and its impact on convective boiling heat transfer.</a> International Journal of Heat and Mass Transfer. 102, 1100-1107 (2016).</li><li>Mikkelsen, M. B., 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=Controlled+deposition+of+sol-gel+sensor+material+using+hemiwicking.">Controlled deposition of sol-gel sensor material using hemiwicking.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 21 (11), (2011).</li><li>Haatainen, T., Ahopelto, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pattern+Transfer+using+Step&amp;Stamp+Imprint+Lithography.">Pattern Transfer using Step&amp;Stamp Imprint Lithography.</a> Physica Scripta. 67 (4), 357-360 (2003).</li><li>Chou, S. Y., Krauss, P. R., Renstrom, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoimprint+lithography.">Nanoimprint lithography.</a> Journal of vacuum Science &amp; Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. 14 (6), 4129 (1996).</li><li>Pozzato, A., 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=Superhydrophobic+surfaces+fabricated+by+nanoprint+lithography.">Superhydrophobic surfaces fabricated by nanoprint lithography.</a> Microelectronic Engineering. 83 (4-9), 884-888 (2006).</li><li>Nair, R. P., Zou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-nano-texturing+by+aluminum-induced+crystallization+of+amorphous+silicon.">Surface-nano-texturing by aluminum-induced crystallization of amorphous silicon.</a> Surface and Coatings Technology. 203 (5-7), 675-679 (2008).</li><li>Ashby, P. D., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-sensitive+Imaging+and+Interfacial+Analysis+of+Patterned+Hydrophilic+SAM+Surfaces+Using+Energy+Dissipation+Chemical+Force+Microscopy.">Ultra-sensitive Imaging and Interfacial Analysis of Patterned Hydrophilic SAM Surfaces Using Energy Dissipation Chemical Force Microscopy.</a> Journal of the American Chemical Society. 127 (18), 6814-6818 (2005).</li></ol>

Een methode is ingevoerd om te maken patroon pijler arrays voor hemiwicking structuren; Dit wordt bereikt door inprenting holtes op een plastic wafer met een gravure-apparaat dat patronen van een bitmap gemaakt door de gebruiker volgt. Een mengsel van PDMS is dan gegoten, genezen en bedekt met een dunne film van aluminium via afzetting. De kenmerken van de matrix pijler kunnen worden aangepast afhankelijk van de grijstinten waarde die is toegewezen in de bitmap volgens dit protocol. Dit cruciale aspect van patro...

Onlangs is er een toegenomen belangstelling voor zijnde kundig voor zowel actief als passief beheersen de bevochtiging, verdamping, en het mengen van vloeistoffen. Uniek getextureerde hemiwicking oppervlakken bieden een nieuwe oplossing voor het koelen van technieken, omdat deze gestructureerde oppervlakken als een vloeistof (en/of warmteopwekking) pomp zonder bewegende delen fungeren. Deze vloeiende bewegingen wordt gedreven door een cascade van capillaire actie gebeurtenissen die zijn gekoppeld aan de dynamische kromming van de vloeibare dunne-film. In het algemeen, wanneer een vloeistof wets een harde ondergrond, vormt een gebogen vloeibare dunne-film (dat wil zeggen, vloeibare meniscus) snel. De dikte van de vloeistof en de kromming profiel evolueren tot een minimum vrije-energie is bereikt. Ter referentie, kan dit dynamische bevochtiging profiel snel verval tot tientallen nanometer in dikte binnen een spanning (vloeistof-bevochtiging) lengte-schaal van enige tientallen micrometers. Dus, kan deze overgangsperiode (vloeistof-film) regio ondergaan ingrijpende veranderingen in de kromming van de vloeistof-interface. De overgangsperiode (dunne-film) regio is waar bijna alle dynamische natuurkunde en scheikunde afkomstig is. In het bijzonder is de overgangsperiode (dunne-film) regio maximale (1) verdampingssnelheden, (2) ont joining druk verlopen en (3) de hydrostatische druk verlopen1,2 geconstateerde. Dientengevolge, spelen gebogen vloeistof-films een vitale rol in thermische vervoer, fasescheiding, vloeistof instabiliteit en het mengen van multi-component vloeistoffen. Bijvoorbeeld, met betrekking tot warmteoverdracht, zijn de hoogste muur warmte Lichtstromen waargenomen in deze zeer gebogen, overgangs dunne-film regio3,4,5,6,7.
Recente hemiwicking studies hebben aangetoond dat de geometrie (b.v., hoogte, diameter, enz.) en de plaatsing van de pijlers bepalen het bedplassen voorste profiel en de snelheid van de vloeistof loopt via de structuren8. Als de vloeistof voorkant is verdamping uit het einde van de laatste structuur in een array, wordt de vloeistof voorkant onderhouden op een constante afstand en kromming, zoals de verdampte vloeistof wordt vervangen door de vloeistof in de wicking structuren9opgeslagen. Hemiwicking structuren zijn ook gebruikt in warmte leidingen en op kokend oppervlakken te analyseren en verbeteren van mechanismen voor de verschillende warmte overdracht. 10 , 11 , 12.
Een methode die momenteel gebruikt voor het maken van wicking structuren is thermische Impressum lithografie13. Deze methode wordt uitgevoerd door stampen de gewenste lay-out in een weerstaan-laag van een steekproef van de schimmel silicium met een stempel van thermoplastisch polymeer, dan het verwijderen van de stempel om te handhaven de microstructuren. Zodra verwijderd, is het monster een reactieve ion etching proces om te verwijderen van de overtollige weerstaan laag14,15doorgeschakeld. Dit proces, maar kan gevoelig zijn voor de temperatuur van de fabricage van de wicking structuren en bestaat uit meerdere stappen die gebruik maken van verschillende coatings om de juistheid van de wicking structuren16. Het klopt ook dat lithografie technieken niet praktisch voor de macro-schaal patronen zijn; terwijl zij nog steeds een manier bieden om een patroon van microstructuren op een oppervlak, is de doorvoer van deze procedure veel minder dan ideaal voor grootschalige reproductie. Gezien de grootschalige, reproduceerbare texturing, zoals rotatie of dip coating, is er een inherent gebrek controleerbaar patronen. Deze methoden maken van een willekeurige reeks van microstructuren op de doel oppervlakte maar ter dekking van enorm grotere gebieden dan traditionele lithografie technieken17kunnen worden geschaald.
Het protocol beschreven in dit verslag probeert te combineren van de sterke punten van traditionele texturing methoden terwijl het tegelijkertijd het elimineren van de specifieke zwakke punten van elk; het definieert een manier om het fabriceren van aangepaste hemiwicking structuren van verschillende hoogten, vormen, oriëntaties en materialen op een macro-schaal en met potentieel hoog debiet. Verschillende wicking patronen kunnen snel worden gemaakt met het oog op de optimalisatie van wicking kenmerken, zoals directionele controle van de snelheid van de vloeistof, vermeerdering en mengen van verschillende vloeistoffen. Het gebruik van verschillende wicking structuren bieden ook verschillende dikte van de dunne-film en kromming profielen, die kunnen worden gebruikt om de koppeling tussen warmte en massaoverdracht systematisch te studeren met verschillende dikte en profielen van de kromming van de vloeistof meniscus.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>NI-DAQ 9403</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>370466AE-01</td>
			<td>The communication interface between the camera and the control switch for the laser.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Control Switch</td>
			<td>Crouzet</td>
			<td>GN84134750</td>
			<td>A controller to use for the laser that activates the laser based on the voltage sent by the DAQ.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flea Camera</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>FL3-U3-120S3C-C</td>
			<td>A flea camera used for imaging the drill bit on the plastic mold.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flea Imaging Camera</td>
			<td>Point Grey</td>
			<td>FL3-U3-20E4M-C</td>
			<td>A flea camera used for obtaining the side images of the pillars.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 Steps/rev, 12V-350mA Stepper Motor (x2)</td>
			<td>AdaFruit</td>
			<td>324</td>
			<td>The stepper motors are used to control the depth and angle of the end mill.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10x Infinity Corrected Long Working Distance Objective</td>
			<td>Mitutoyo&#160;</td>
			<td>#46-144</td>
			<td>The objective used to get the image of the side of the pillars.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15x Infinite Conjugate, UV Coated, ReflX Objective</td>
			<td>TechSpec</td>
			<td>#58-417</td>
			<td>The objective used to get the image of the top of the pillars.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>72002 0.002D X 0.006 LOC Carbide SQ 2FL Miniature End Mill</td>
			<td>Harvey Tools</td>
			<td>72002</td>
			<td>The drill bit that was used to create holes in the plastic mold.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC Power Delivery at 1 kW</td>
			<td>Advanced Energy</td>
			<td>MDX-1K</td>
			<td>Used to power the deposition sputterer.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Turbo-V 70LP Nacro Torr Pump</td>
			<td>Varian</td>
			<td>9699336</td>
			<td>Turbo Pump used to reduce pressure inside deposition chamber.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2000mw, 405nm High-Power Blue Light Focus Laser</td>
			<td>WDLasers</td>
			<td>KREE</td>
			<td>Sample Heating Laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5.875&#34; I.D. Dessicator w/ 0.25&#34; Tube Connections</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>2204K5</td>
			<td>PDMS Dessicator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYLGARD 184 Silicone Elastomer, 0.5kg Kit</td>
			<td>Dow-Corning</td>
			<td>4019862</td>
			<td>The PDMS Kit used to make the base.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diaphragm Air Compressor / Vacuum Pump</td>
			<td>Gast</td>
			<td>DOL-701-AA</td>
			<td>Dessicator Vacuum Pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motorized Linear Stages (2x)</td>
			<td>Standa</td>
			<td>8MT175</td>
			<td>The stepper motors used to control the sample plate in the x- and y- direction.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2&#34; Diameter Unmounted Poistive Achromatic Doublets, AR Coated: 400-700 nm</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>AC508-150-A</td>
			<td>The achromat was ued in order to obtain the images of the side of the pillars.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flea 3 Mono&#160; Camera, 2448 X 2048 Pixels</td>
			<td>Point Grey</td>
			<td>FL3-GE-50S5M-C</td>
			<td>A flea camera used for imiaging the top of the pillars.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Vacuum Transducer</td>
			<td>Thyrcont Vacuum Instruments</td>
			<td>4940-CF-212734</td>
			<td>Used for monitoring pressure inside deposition chamber.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressurized Argon Tank Resovoir</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>AR RP300</td>
			<td>Gas used in deposition process.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-D Translation Stage</td>
			<td>Newport Corporation</td>
			<td>TSX-1D</td>
			<td>A translation stage used to move the camera to focus on the end mill.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cylindrical Laser Mount (x2)</td>
			<td>Newport Corporation</td>
			<td>ULM-TILT-M</td>
			<td>The laser mount was used to move the camera to focus on the end mill.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benchtop Chiller with Centrifugal Pump, 120V, 60Hz</td>
			<td>Polyscience</td>
			<td>LS51MX1A110C</td>
			<td>A chiller used for the deposition assembly.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alcatel Adixen 2010SD XP, Explosion Proof Motor, Rotary Vane Vacuum Pump, 1-Phase</td>
			<td>Ideal Vacuum Products</td>
			<td>210SDMLAM-XP</td>
			<td>A vacuum pump used for the deposition assembly.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fan, 105 CFM, 115 V (x2)</td>
			<td>Comair Rotron</td>
			<td>MU2A1</td>
			<td>A fan used for cooling certain aspects of the deposition assembly.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

scalable stamp printing and fabrication of hemiwicking surfaces

Hemiwicking is een proces waarbij een vloeistof wets een patroon oppervlak dan de lengte van de normale bedplassen als gevolg van een combinatie van capillaire actie en imbibition. Dit verschijnsel van bedplassen is belangrijk in vele technische gebieden variërend van fysiologie aan de luchtvaart-en Ruimtevaarttechniek. Op dit moment bestaan verscheidene verschillende technieken voor het fabriceren van hemiwicking structuren. Deze conventionele methoden, echter zijn vaak tijdrovend en moeilijk te schaal-up voor grote gebieden of zijn moeilijk om aan te passen voor specifieke, nonhomogeneous patronen geometrieën. De gepresenteerde protocol biedt onderzoekers met een eenvoudige, schaalbare, en kosteneffectieve methode voor het fabriceren van micro-patroon hemiwicking oppervlakken. De methode produceert wicking structuren door het gebruik van de stempel afdrukken, Polydimethylsiloxaan (PDMS) molding en dunne-film oppervlaktecoatings. Het protocol is voor hemiwicking met ethanol op PDMS micropillar arrays bedekt met een 70 nm dikke aluminium dunne-film aangetoond.

Figuur 1 geeft een schematische voorstelling van hoe het stempelen mechanisme zou het maken van de mal voor de wicking structuren op een plastic mal. Voor het onderzoek naar de kwaliteit van het stempelen toestellen in het vervaardigen van wicking films, werden twee verschillende pijler matrices gecreëerd om de kwaliteit van de pijlers voor de toekomstige wicking experimenten te analyseren. Aspecten van het apparaat onderzocht werden de nauwkeurigheid van de...

Watch this Scientific Journal Video about Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces at JoVE.com

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

Een eenvoudig protocol is bedoeld voor de fabricage van hemiwicking structuren van verschillende maten, vormen en materialen. Het protocol gebruikt een combinatie van fysieke stampen, PDMS molding en dunne-film oppervlakte wijzigingen via gemeenschappelijke materialen afzetting technieken.

Schaalbare stempel drukken en fabricage van Hemiwicking oppervlakken

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in het gebied van microfluïde dynamica, zoals de effecten van nanostructuren op een oppervlak van het dunne filmprofiel en de afende snelheid. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een methode biedt om verschillende wicking pijler arrays te fabriceren op een kosten- en tijd-efficiënte manier. Het aantonen van de procedure zal Thomas Germain zijn, een afgestudeerde student van ons laboratorium.Om te beginnen moet u het stempelapparaat voorbereiden op het protocol. De essentiële details van dit stempelapparaat zijn in dit schema. Een steunplaat ter ondersteuning van de mal is gemonteerd op een XY podium.Om het plastic te stempelen, beweegt een Theta-Z-fase een micro-formaat bit. Een laser verwarmt de plastic mal op de bit tip. Hier zijn de backing plate en de steun voor de stempelen bit op hun respectieve stadia.Een videocamera uitgerust met een 10x doelstelling biedt een beeld van het stempelen van een vantage naar de zijkant van de bit. Haal de backing plaat van het apparaat, samen met een stempelen mal. De mal is een acryl schijf, een centimeter in diameter en een achtste inch dik.Zet de stempelvorm vast aan de steunplaat voor gebruik in het apparaat. Vertaal vervolgens handmatig de stempelbit uit de weg om beschadiging ervan te voorkomen. Zet vervolgens de steunplaat met de mal vast aan de gemotoriseerde XY-stempelfase.Met de computer besturingselementen, verplaats de plastic mal worden uitgelijnd en gecentreerd met de as van de stempelen bit. Nu handmatig vertalen van de stempelen beetje totdat het bijna in contact met de plastic mal. Gebruik het geautomatiseerde stempelcontroleprogramma en controleer de bit.Vertaal de stempelbit in kleine stappen tot de tip in contact is met het plastic. Vertaal daarna het stempelen beetje uit de buurt van het monster. Zorg er altijd voor dat de plastic mal is normaal om de bit.Of anders zullen de pijlers geen uniforme hoogte hebben zodra de MOLD PDMS is gemaakt. Niet-uniforme pilaarhoogtes kunnen het hemiwicking van de vloeistof beïnvloeden. Wijs vervolgens parameters toe voor het maken van het patroon, waaronder pixellengte, holtediepte en beginpositie.Ga door met het uploaden van een voorbereide patroonkaart. De grijswaardenwaarde geeft de gewenste holtediepte aan, waarbij zwart de ingestelde maximale holtediepte is. Start het stempelproces.De software zal de bit verplaatsen naar de juiste locaties met behulp van de pixellengte. De bit stempelt een holte volgens de ingestelde parameters. Zodra de holtes zijn gemaakt, verwijder de gestempelde plastic mal.Hier is de gestempelde mal direct na het stempelproces. De mal is compleet nadat het oppervlak is gepolijst met 9.000 grit nat droog schuurpapier, zoals met dit voorbeeld. Ga verder met het gebruik van de mal om een lijstwerk te maken.In een beker, zet PDMS elastomer en uithardingsmiddel in een 10 tot 1 verhouding. Meng ze vervolgens gedurende drie minuten grondig door elkaar. Plaats na het mengen de beker in een geëvacueerde kamer om eventuele gevangen luchtbellen vrij te geven.Zorg er voordat u verder gaat ervoor dat het mengsel geen bubbels heeft. Plaats vervolgens de gestempelde plastic mal in een ommuurde container. Idealiter zou de container niet veel groter zijn dan de buitenste diameter van de mal.Begin met het gieten van het PDMS-mengsel in het midden van het gestempelde gebied en spiraal naar buiten om het gelijkmatig te verdelen. Plaats de container in een geëvacueerde kamer om luchtbellen vrij te geven. Wanneer u klaar bent, breng de container naar een hete plaat om 100 graden Celsius gedurende 15 minuten te verwarmen.Daarna, zonder dat de hete plaat af te koelen, verwarm het op 65 graden Celsius gedurende 25 minuten. Haal de container van het vuur en laat de PDMS afkoelen. Wacht 20 minuten voor het koelen en uitharden voordat u de gietvorm van de containerwand snijdt.Verwijder de PDMS uit de mal en bewaar de plastic mal en PDMS monster in overdekte containers. Echter, voor het gebruik van de plastic mal, zorg ervoor dat het oppervlak van eventuele resterende PDMS schoon door het plaatsen van het in een ultrageluid waterbad gedurende vijf minuten. Deze bitmap definieert een rechthoekige wicking structuur.Elke pixel vertegenwoordigt een vierkant met een zijlengte van 100 micrometer. De gelijkmatig zwarte pixels betekenen dat elke pilaar in de PDMS dezelfde hoogte heeft die is ingesteld op 100 micrometer. Dit is een bovenste weergave van de pijlers in de PDMS die met de bitmap zijn gemaakt.Dit zijaanzicht vanaf een rand toont de relatief consistente hoogte van de wicking structuur. Hier zijn zij- en bovenuitzichten van een PDMS-structuur met een ongeveer 70 micrometer dikke laag gedeponeerd aluminium. Met de toepassing van ethanol aan de oppervlakte, deze zelfde structuren tonen bewijs van de vloeistof langs de basis van de pijlers.Hoewel deze methode inzicht kan geven in hemiwicking dynamiek, kan het ook worden toegepast op andere systemen, zoals heat pipes en nanoscale heat transfer. Na deze procedure kunnen andere methoden zoals interferometrie worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals hoe de kromming van de meniscus wordt bepaald door de wicking structuur en hoe dat de warmtestroom in de regio beïnvloedt. Na de ontwikkeling, deze techniek de weg vrijgemaakt voor onderzoekers op het gebied van microschaal warmteoverdracht om de rol die de vorm van de dunne film regio heeft op de warmteblokken te verkennen.Vergeet niet dat het werken met lasers zeer gevaarlijk kan zijn, en dat laserveiligheidsbril altijd moet worden gedragen terwijl het stempelproces wordt uitgevoerd.

Research

JoVE Journal

Engineering

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Indringende en in kaart brengen van elektrode-oppervlakken in Solid Oxide Fuel Cells

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Fabricage van Nano-engineered transparante geleidende oxides door gepulste laser depositie

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Scalable Nanohelices for Predictive Studies and Enhanced 3D Visualization

Schaalbare Nanohelices voor Predictive Studies en Enhanced 3D Visualisatie

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

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Fabricage en testen van Microfluidic Optomechanische oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Printing Fabrication van Bulk Heterojunction Solar Cells en<em&gt; In Situ</em&gt; Morfologie karakterisering

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Fabricage en karakterisering van Supergeleidende Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy

3D Printing Biomoleculaire modellen voor onderzoek en Pedagogiek

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

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Schaalbare Oplossing-Verwerkte Fabricage Strategie voor High Performance, Flexibele, Transparante Elektroden Met Embedded Metal Mesh

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Fabricage van Superhydrophobic metalen oppervlakken voor anti-slagroom toepassingen

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...