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

חומר זה מבוסס על מחקר חלקית בחסות ארה ב Office של חיל הים המחקר תחת גרנט מס N00014-15-1-2481, הקרן הלאומית למדע תחת גרנט מס 1653396. מנופים ומסקנות הכלולים במסמך זה הם אלה של המחברים, אין לפרש כמייצג בהכרח את מדיניות רשמית או חסויות, גם בין מפורשת ובין משתמעת, המחקר של ארצות הברית Office של חיל הים, הקרן הלאומית למדע, או ממשלת ארצות הברית.

1. ליצור את מפת המתבנת
<ol><li>באמצעות עורך גרפיקה, ליצור את התבנית הרצויה עבור המבנים hemiwicking מיוצג תמונת bitmap. הערה: חלק מהפרמטרים עיצוב wicking (קרי, זווית מעבר הצבע, עומק צבע) יכול להיות עשוי להיות תלויים ערכי גווני האפור המוקצים לכל פיקסל. אלה ערכים של גווני אפור ואז נערכים במטרה לשנות את ה...

<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>

כבר הציג שיטה ליצירת עמוד בדוגמת מערכים של מבנים hemiwicking; זו מושגת על ידי החתמה חללים על רקיק פלסטיק עם מנגנון תחריט שבאה המתבנת בעקבות מפת שנוצרו על-ידי המשתמש. לאחר מכן, תערובת PDMS הוא שפך, לרפא, מצופה בשכבה דקיקה של אלומיניום באמצעות התצהיר. יכול להיות מותאם אישית עמוד מערך המאפיינים ב?...

לאחרונה חלה עניין מוגבר שהוא מסוגל לשלוט באופן פעיל והן פסיבי של הרטבה, אידוי, ערבוב של נוזלים. משטחים hemiwicking עם מרקם ייחודי לספק פתרון הרומן לקירור טכניקות כי משטחים בעלי מרקם אלה לשמש משאבה נוזלים (ו/או חום) ללא חלקים נעים. זו תנועה נוזל הוא מונע על ידי מפל של נימיות באירועים המשויכים שכדור דינמי נוזלי סרט דק. באופן כללי, כאשר נוזל מרטיב משטח יציב, מעוקל נוזלי סרט דק (קרי, נוזלי מניסקוס) במהירות טפסים. עובי הנוזל ואת פרופיל עקמומיות להתפתח עד למינימום אנרגיה חופשית. לעיון, פרופיל הרטבה דינמי זה יכול במהירות להירקב על עשרות ננומטר בעובי בתוך הפורש (נוזל-הרטבה) אורך-מידה של היחידה עשרות מיקרומטר. לפיכך, האזור (נוזל-סרט) המעבר ניתן לעבור שינויים משמעותיים נוזלי-ממשק עקמומיות. האזור (סרט דק) המעבר הינו שם כמעט כל כימיה ופיזיקה דינמי מקורו. בפרט, האזור (סרט דק) המעבר הינו שבו נמצאים המחירים המרבי (1) אידוי, מעברי צבע לחץ (2) והחסרונות מצטרף ומילויים הדרגתיים הלחץ ההידרוסטטי (3)1,2. כתוצאה מכך, נוזל מעוקל-סרטים ממלאים תפקיד חיוני תחבורה תרמי, שלב ההפרדה, instabilities נוזלים ו מערבוב נוזלים מרובה רכיבים. למשל, לגבי העברת החום, נצפו פלקסים החום הגבוהה קיר זה אזור סרט דק מאוד מעוקל, מעבר3,4,5,6,7.
Hemiwicking מחקרים שנעשו לאחרונה הראו כי הגיאומטריה (למשל, גובה, קוטר, וכו ') ואת המיקום של עמודי לקבוע את פרופיל הקבלה הרטבה והמהירות של הנוזל רץ דרך מבנים8. כמו החזית נוזלים הולכת ונמוגה לבטל הקצה של המבנה האחרון במערך, החזית הנוזלים נשמר מרחק קבוע, עקמומיות, כמו הנוזל המתאיידים מוחלפות הנוזל המאוחסנים ב מבנים wicking9. מבנים Hemiwicking היו בשימוש גם חום צינורות ועל משטחים רותחים כדי לנתח ולשפר את מנגנוני העברת חום שונות. 10 , 11 , 12.
אחת השיטות בשימוש כיום כדי ליצור מבנים הפתילה היא החותם התרמי ליתוגרפיה13. שיטה זו מבוצעת על ידי החתמת את הפריסה הרצויה לשכבה להתנגד על מדגם תבנית סיליקון עם חותמת פולימר תרמופלסטי, ואז להסיר את חותמת לשמור את מזערים. הוסר, לאחר המדגם היא לשים דרך של יון תגובתי התחריט כדי להסיר את כל ה14,שכבה להתנגד עודף15. תהליך זה, אולם, יכולה להיות רגיש עד הטמפרטורה של הזיוף של המבנים wicking, כולל מספר שלבים לנצל ציפויים שונים על מנת להבטיח את הדיוק של ה-מבנים wicking16. זה גם במקרה זה טכניקות הדפס אבן אינן מעשיות עבור מאקרו סרגל תכנים; בעוד הם עדיין מספקים דרך ליצור דפוס של מזערים על משטח, התפוקה של הליך זה הוא הרבה פחות אידיאלי עבור רבייה בקנה מידה גדול. בהתחשב בקנה מידה גדול, לשחזור texturing, כגון ציפוי ספין או מטבל, יש חוסר הטבועה המתבנת לשליטה. שיטות אלה ליצור מערך אקראי של מזערים על פני המטרה אך וניתן לשנותם כדי לכסות אזורים גדולים בהרבה מאשר טכניקות הדפס אבן מסורתית17.
פרוטוקול המפורטים בדוח זה מנסה לשלב את נקודות החוזק של שיטות מסורתיות מרקמים תוך צמצום בו זמנית את החולשות הספציפי של כל אחד; הוא מגדיר דרך לפברק hemiwicking מותאם אישית מבנים שונים הייטס, צורות, כיוונים, ועוד חומרים בקנה מידה מאקרו, עם תפוקה גבוהה פוטנציאל. דפוסים שונים wicking ניתן ליצור במהירות לצורך אופטימיזציה של הפתילה מאפיינים, כגון בקרה כיוונית של נוזל מהירות, הפצת ערבוב של נוזלים שונים. השימוש של מבנים שונים הפתילה יכול גם לספק עובי הסרט דק בדרגות שונות של עקמומיות פרופילים, אשר ניתן ללמוד באופן שיטתי את צימוד בין חום העברה המונית עם עובי שונה ופרופילים עקמומיות של הנוזל מניסקוס.

<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 הוא תהליך שבו נוזל מרטיב משטח בדוגמת מעבר אורך נורמלי הרטבה עקב שילוב של נימיות imbibition. התופעה הרטבה חשוב בתחומים טכניים רבים, החל פיזיולוגיה הנדסת אווירונאוטיקה. כיום, קיימות מספר טכניקות שונות עבור בדיית hemiwicking מבנים. אלה שיטות קונבנציונליות, אולם, לעיתים זמן רב, קשה הסולם לשטחים גדולים או קשים להתאים ספציפית, nonhomogeneous המתבנת גיאומטריות. פרוטוקול הציג מספק חוקרים עם פשוטה, מדרגי, ובאיזו שיטה חסכונית בדיית hemiwicking בדוגמת מיקרו משטחים. השיטה fabricates הפתילה מבנים באמצעות הדפסת הבולים, polydimethylsiloxane (PDMS) צורניים ו ציפוי משטח דק. הפרוטוקול הוא הפגין עבור hemiwicking עם אתנול במערכים micropillar PDMS מצופה 70 nm אלומיניום בעובי דק-סרט.

איור 1 מספק תיאור סכמטי של איך המנגנון כבישה תיצור, התבנית המבנים wicking-תבנית פלסטיק. כדי לבדוק את האיכות של המנגנון כבישה בייצור סרטי הפתילה, נוצרו שני מערכים שונים עמוד כדי לנתח את איכות מעמודי התווך לניסויים עתידיים הפתילה. היבטים של המנגנון נחקר היו הדי?...

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

פרוטוקול פשוט מסופק להרכבת מבנים hemiwicking של גדלים, צורות וחומרים שונים. הפרוטוקול משתמשת בשילוב של החתמת הפיזי, PDMS צורניים, שינויים משטח דק באמצעות חומרים התצהיר טכניקות נפוצות.

חותמת מדרגי והדפסת פבריקציה נוספת של Hemiwicking משטחים

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. ...

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הדינמיקה microfluid, כגון ההשפעות של nanostructures על משטח לפרופיל הסרט הדק ואת מהירות פתיל. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מספקת שיטה לייצור מערכי עמודי פתיל שונים בצורה חסכונית בעלויות ובזמן. הדגמת ההליך תהיה תומאס ז'רמן, סטודנט לתואר שני מהמעבדה שלנו.כדי להתחיל, הכן את התקן ההטבעה עבור הפרוטוקול. הפרטים החיוניים של התקן הטבעה זה נמצאים בשרטוט זה. לוח גיבוי לתמיכה בתבנית מותקן על במת XY.כדי להחתים את הפלסטיק, שלב תטא-Z מזיז קצת בגודל מיקרו. לייזר מחמם את תבנית הפלסטיק בקצה. הנה לוחית הגיבוי והתמיכה במתכת ההחתמה על הבמות שלהם.מצלמת וידאו המצויד במטרה 10x מספקת תצוגה של ההטבעה מתצפית לצד הקטע. קבל את לוחית הגיבוי מהמכשיר, יחד עם תבנית הטבעה. התבנית היא דיסק אקריליק, קוטר של סנטימטר אחד ועובי של שמינית אינץ'.אבטחו את תבנית ההטבעה לצלחת הגיבוי לשימוש בהתקן. לאחר מכן, לתרגם באופן ידני את קצת הטבעה מהדרך כדי למנוע נזק זה. לאחר מכן אבטחו את לוחית הגיבוי עם התבנית לשלב ההחתמה ה-XY המונע.באמצעות פקדי המחשב, הזז את תבנית הפלסטיק כך שתתיישר ותתרכז בציר של מעט ההטבעה. עכשיו לתרגם באופן ידני את קצת הטבעה עד שהוא כמעט במגע עם עובש פלסטיק. השתמש בתוכנית בקרת ההטבעות הממו ממוחשבת ונטר את הסיביות.תרגם את מעט ההטבעה במרווחים קטנים עד שהטיפ יהיה במגע עם הפלסטיק. לאחר מכן, תרגם את מעט ההטבעה הרחק מהדגימה. תמיד להבטיח את עובש הפלסטיק הוא נורמלי קצת.אחרת העמודים לא יהיה גובה אחיד פעם עובש PDMS נוצר. גבהים לא אחידים של עמודים עלולים להשפיע על ההמיוויקינג של הנוזל. לאחר מכן, הקצו פרמטרים ליצירת דוגמת המילוי, כולל אורך פיקסלים, עומק חלל ומיקום התחלתי.המשך על-ידי העלאת מפת תבנית מוכנה. הערך בגווני אפור מציין את עומק החלל הרצוי, כאשר שחור הוא עומק החלל המרבי שנקבע. התחל את תהליך ההחתמה.התוכנה תעביר את הסיביות למיקומים המתאימים באמצעות אורך הפיקסל. ה- bit יהיה חותמת חלל בהתאם לפרמטרים שנקבעו. לאחר שנוצרו החללים, הסר את תבנית הפלסטיק החותמת.הנה התבנית החתום מיד לאחר תהליך ההחתמה. התבנית הושלמה לאחר פני השטח שלה מלוטש עם 9, 000 חצץ נייר זכוכית יבש רטוב, כמו עם דוגמה זו. להמשיך הלאה כדי להשתמש בתבנית כדי ליצור דפוס.ב beaker, לשים אלסטומר PDMS וריפוי סוכן ביחס 10 ל 1. לאחר מכן, מערבבים אותם יחד ביסודיות במשך שלוש דקות. לאחר הערבוב, מניחים את המזווה בתא שפונה כדי לשחרר את כל בועות האוויר הלכודות.לפני שתמשיך, ודא כי התערובת אין בועות. לאחר מכן, מניחים את תבנית הפלסטיק החותמת במיכל מוקף חומה. באופן אידיאלי, המיכל לא יהיה הרבה יותר גדול מאשר הקוטר החיצוני של התבנית.התחל לשפוך את תערובת PDMS למרכז האזור החותמת, ו ספירלה כלפי חוץ כדי להפיץ אותו באופן שווה. מניחים את המיכל בתא שפונה כדי לשחרר בועות אוויר. כאשר נעשה, להעביר את המיכל לצלחת חמה כדי לחמם ב 100 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות.לאחר מכן, מבלי לאפשר לצלחת החמה להתקרר, מחממים אותה ב-65 מעלות צלזיוס במשך 25 דקות. מוציאים את המיכל מהחום ומאפשרים ל-PDMS להתקרר. המתן 20 דקות לקירור וריפוי לפני חיתוך התבנית מקיר המיכל.מוציאים את ה-PDMS מהתבנית ומאחסנים את תבנית הפלסטיק ודגימה של PDMS במיכלים מכוסים. עם זאת, לפני השימוש בתבנית פלסטיק, הקפד לנקות את פני השטח של כל PDMS שיורית על ידי הצבת אותו באמבט מים אולטרסאונד במשך חמש דקות. מפת סיביות זו מגדירה מבנה פתיל מלבני.כל פיקסל מייצג ריבוע באורך צד של 100 מיקרומטר. משמעות הפיקסלים השחורים האחידים היא שלכל עמוד ב-PDMS יהיה גובה זהה לגובה של 100 מיקרומטר. זוהי תצוגה דף של העמודים ב- PDMS שנוצרו עם מפת הסיביות.מבט צדדי זה מקצה מדגים את הגובה העקבי יחסית של מבנה הפתיל. להלן תצוגות צד וצמרת של מבנה PDMS עם שכבה בעובי של כ-70 מיקרומטר של אלומיניום מופקד. עם היישום של אתנול על פני השטח, אותם מבנים מראים ראיות של הנוזל לאורך הבסיס של העמודים.למרות שיטה זו יכולה לספק תובנה לתוך דינמיקה hemiwicking, זה יכול להיות מיושם גם על מערכות אחרות, כגון צינורות חום והעברת חום ננומטרי. בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כמו אינטרפרומטריה על מנת לענות על שאלות נוספות, כמו כיצד העקמומיות של המניסקוס נקבעת על ידי מבנה הפתיל וכיצד זה משפיע על שטף החום באזור. לאחר התפתחותו, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום העברת החום המיקרו-צירית כדי לחקור את התפקיד שיש לצורת אזור הסרט הדק על גושי החום.אל תשכח כי עבודה עם לייזרים יכול להיות מסוכן מאוד, כי משקפי בטיחות לייזר תמיד צריך להיות משוחק בזמן תהליך ההחתמה מבוצעת.

Research

JoVE Journal

Engineering

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

חיטוט ומיפוי משטחי אלקטרודה דלק תאי תחמוצת מוצקות

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

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

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

חד שכבתי לתקשר סימום של משטחי סיליקון וNanowires שימוש בתרכובות זרחן אורגניות

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

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 ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

ייצור ובדיקה של מתנדים optomechanical Microfluidic

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

ייצור הדפסת תאים סולריים heterojunction הגורף<em&gt; באתרו</em&gt; אפיון מורפולוגיה

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

ייצור ואפיון של מהודי מוליכים

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 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 ...

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

מדרגית פתרון פתרון עיבוד מעובד עבור ביצועים גבוהים, גמיש, אלקטרודות שקוף עם רשת Embedded מתכת

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

ייצור של משטחי מתכת Superhydrophobic עבור יישומים ציפוי אנטי

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 ...