Name: scalable stamp printing and fabrication of hemiwicking surfaces
Uploaded: 2018-12-18T13:00:00
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इस सामग्री को आंशिक रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका के कार्यालय ने अनुदान के तहत नौसेना अनुसंधान द्वारा प्रायोजित अनुसंधान पर आधारित है । N00014-15-1-2481 और नेशनल साइंस फाउंडेशन के अंतर्गत अनुदान सं १६५३३९६. विचार और निष्कर्ष निहित इस के साथ साथ लेखकों के उन हैं और जरूरी सरकारी नीतियों या विज्ञापन का प्रतिनिधित्व करने के रूप में व्याख्या नहीं की जानी चाहिए, या तो व्यक्त या निहित, नौसेना अनुसंधान के अमेरिकी कार्यालय के, राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन, या संयुक्त राज्य अमेरिका सरकार ।

1. पैटर्न नक्शा बनाएं
<ol><li>किसी ग्राफ़िक्स संपादक का उपयोग करते हुए, एक बिटमैप छवि के रूप में प्रस्तुत hemiwicking संरचनाओं के लिए इच्छित प्रतिमान बनाएँ । नोट: बाती के डिजाइन मानकों के कुछ (यानी, कोण ढाल, गहरा...

<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>

एक विधि hemiwicking संरचनाओं के लिए नमूनों स्तंभ arrays बनाने के लिए शुरू किया गया है; यह एक प्लास्टिक वेफर पर एक उत्कीर्णन उपकरण है कि उपयोगकर्ता के द्वारा बनाई गई एक बिटमैप से patterning इस प्रकार के साथ छिद्रों से पूरा ...

हाल ही में वहां दोनों सक्रिय रूप से और निष्क्रिय गीला, वाष्पीकरण, और तरल पदार्थ के मिश्रण को नियंत्रित करने में सक्षम होने में रुचि बढ़ा दी गई है । विशिष्ट textured hemiwicking सतहों ठंडा तकनीकों के लिए एक उपंयास समाधान प्रदान करते है क्योंकि इन textured सतहों एक तरल पदार्थ के रूप में कार्य (और/ इस द्रव गति केशिका कार्रवाई की घटनाओं के एक झरना तरल पतली फिल्म के गतिशील वक्रता के साथ जुड़े द्वारा संचालित है । सामांय में, जब एक तरल पदार्थ wets एक ठोस सतह, एक घुमावदार तरल पतली फिल्म (यानी, तरल meniscus) तेजी से रूपों । द्रव मोटाई और वक्रता प्रोफ़ाइल विकसित जब तक एक मुक्त ऊर्जा ंयूनतम तक पहुंच गया है । संदर्भ के लिए, इस गतिशील गीला प्रोफ़ाइल तेजी से एक फैले के भीतर मोटाई में nanometers के दसियों (द्रव गीला) क्षय कर सकते है micrometers के केवल दसियों की लंबाई पैमाने पर । इस प्रकार, इस संक्रमणकालीन (तरल फिल्म) क्षेत्र तरल इंटरफ़ेस वक्रता में महत्वपूर्ण परिवर्तन से गुजरना कर सकते हैं । संक्रमणकालीन (पतली फिल्म) क्षेत्र है, जहां लगभग सभी गतिशील भौतिकी और रसायन विज्ञान के उद्भव । विशेष रूप से, संक्रमणकालीन (पतली फिल्म) क्षेत्र है, जहां अधिकतम (1) वाष्पीकरण दर, (2) जिले में शामिल होने के दबाव ढाल, और (3) हीड्रास्टाटिक दबाव ढाल1,2पाया जाता है । नतीजतन, घुमावदार तरल फिल्मों थर्मल परिवहन, चरण जुदाई, द्रव instabilities, और बहु घटक तरल पदार्थ के मिश्रण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं । उदाहरण के लिए, गर्मी हस्तांतरण के संबंध में, उच्चतम दीवार गर्मी प्रवाह इस अत्यधिक घुमावदार, संक्रमणकालीन पतली फिल्म क्षेत्र3,4,5,6,7में मनाया गया है ।
हाल के hemiwicking अध्ययनों से पता चला है कि ज्यामिति (जैसे, ऊंचाई, व्यास, आदि) और स्तंभों की नियुक्ति गीला सामने प्रोफ़ाइल और8संरचनाओं के माध्यम से चल रहे द्रव का वेग निर्धारित करते हैं । द्रव सामने एक सरणी में पिछले संरचना के अंत में लुप्त होती जा रही है के रूप में, द्रव सामने एक निरंतर दूरी और वक्रता पर बनाए रखा है, के रूप में सुखाया द्रव बाती संरचनाओं9में संग्रहीत द्रव द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है । Hemiwicking संरचनाओं भी गर्मी पाइप में और उबलते सतहों का विश्लेषण करने के लिए और अलग गर्मी हस्तांतरण तंत्र को बढ़ाने पर इस्तेमाल किया गया है । 10 , 11 , 12.
एक विधि वर्तमान में बाती संरचनाओं बनाने के लिए इस्तेमाल किया थर्मल छाप13लिथोग्राफी है । इस विधि एक थर्माप्लास्टिक बहुलक स्टांप के साथ एक सिलिकॉन मोल्ड नमूना पर एक विरोध परत में वांछित लेआउट मुद्रांकन द्वारा किया जाता है, तो microstructures बनाए रखने के लिए स्टांप को हटाने । एक बार हटा दिया, नमूना एक प्रतिक्रियाशील आयन प्रक्रिया नक़्क़ाशी के माध्यम से डाल दिया है अतिरिक्त विरोध परत14,15के किसी भी हटा दें । इस प्रक्रिया, तथापि, बाती संरचनाओं के निर्माण के तापमान के प्रति संवेदनशील हो सकता है और कई कदम है कि विभिंन कोटिंग्स का उपयोग करने के लिए बाती संरचनाओं16की सटीकता सुनिश्चित शामिल हैं । यह भी मामला है कि लिथोग्राफी तकनीक स्थूल पैमाने पर पैटर्न के लिए व्यावहारिक नहीं हैं; हालांकि वे अभी भी एक तरह से एक सतह पर microstructures का एक पैटर्न बनाने के लिए प्रदान करते हैं, इस प्रक्रिया का प्रवाह दूर बड़े पैमाने पर प्रजनन के लिए आदर्श से कम है । इस तरह के स्पिन या डुबकी कोटिंग के रूप में बड़े पैमाने पर, reproducible texturing, पर विचार, वहाँ नियंत्रणीय नमूनों की एक अंतर्निहित कमी है । इन तरीकों लक्ष्य सतह पर microstructures की एक यादृच्छिक सरणी बनाने के लिए, लेकिन पारंपरिक लिथोग्राफी17तकनीकों की तुलना में काफी बड़ा क्षेत्रों को कवर किया जा सकता है ।
इस रिपोर्ट के भीतर उल्लिखित प्रोटोकॉल पारंपरिक texturing विधियों की शक्तियों को एक साथ जोड़कर प्रत्येक की विशिष्ट कमजोरियों को दूर करने का प्रयास करता है; यह एक तरह से विभिंन ऊंचाइयों, आकार, झुकाव, और एक स्थूल पैमाने पर और संभावित उच्च प्रवाह के साथ सामग्री के कस्टम hemiwicking संरचनाओं बनाना परिभाषित करता है । विभिंन बाती पैटर्न जल्दी से इस तरह के द्रव वेग, प्रचार के दिशात्मक नियंत्रण, और विभिंन तरल पदार्थ के मिश्रण के रूप में बाती के लक्षण के अनुकूलन के प्रयोजन के लिए बनाया जा सकता है । विभिंन बाती संरचनाओं का उपयोग भी अलग पतली फिल्म मोटाई और वक्रता प्रोफाइल, जो व्यवस्थित गर्मी और तरल की वक्रता प्रोफाइल के साथ बड़े पैमाने पर स्थानांतरण के बीच युग्मन अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है प्रदान कर सकते है 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 एक प्रक्रिया है जहां एक द्रव wets केशिका कार्रवाई और imbibition का एक संयोजन के कारण अपनी सामांय गीला लंबाई से परे एक नमूनों की सतह । यह गीला घटना शरीर विज्ञान से एयरोस्पेस इंजीनियरिंग को लेकर कई तकनीकी क्षेत्रों में महत्वपूर्ण है । वर्तमान में, कई विभिंन तकनीकों hemiwicking संरचनाओं के निर्माण के लिए मौजूद हैं । इन पारंपरिक तरीकों, तथापि, अक्सर समय लेने वाले हैं और बड़े क्षेत्रों के लिए पैमाने अप करने के लिए मुश्किल कर रहे हैं या विशिष्ट, सजातीय patterning geometries के लिए अनुकूलित करने के लिए मुश्किल हैं. प्रस्तुत प्रोटोकॉल सूक्ष्म नमूनों hemiwicking सतहों के निर्माण के लिए एक सरल, स्केलेबल, और लागत प्रभावी विधि के साथ शोधकर्ताओं प्रदान करता है । विधि स्टांप प्रिंटिंग, polydimethylsiloxane (PDMS) मोल्डिंग, और पतली फिल्म सतह कोटिंग्स के उपयोग के माध्यम से बाती संरचनाओं गढ़े । प्रोटोकॉल PDMS micropillar एक ७० एनएम मोटी एल्यूमीनियम पतली फिल्म के साथ लेपित arrays पर इथेनॉल के साथ hemiwicking के लिए प्रदर्शन किया है ।

चित्रा 1 कैसे मुद्रांकन तंत्र एक प्लास्टिक मोल्ड पर बाती के ढांचे के लिए मोल्ड बनाना होगा की एक योजनाबद्ध प्रदान करता है । विनिर्माण बाती फिल्मों में मुद्रांकन तंत्र की गुणवत्?...

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Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

एक साधारण प्रोटोकॉल अलग आकार, आकार, और सामग्री के hemiwicking संरचनाओं के निर्माण के लिए प्रदान की जाती है । प्रोटोकॉल भौतिक मुद्रांकन, PDMS मोल्डिंग, और आम सामग्री जमाव तकनीकों के माध्यम से पतली फिल्म सतह संशोधनों का एक संयोजन का उपयोग करता है ।

स्केलेबल स्टांप मुद्रण और Hemiwicking सतहों का निर्माण

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. ...

यह विधि माइक्रोफ्लुइड गतिशीलता क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रश्नों के उत्तर देने में मदद कर सकती है, जैसे कि पतली फिल्म प्रोफाइल और बाती वेग के लिए सतह पर नैनोस्ट्रक्चर के प्रभाव। इस तकनीक का मुख्य लाभ यह है कि यह लागत और समय-कुशल तरीके से विभिन्न बाती स्तंभ सरणी बनाने की एक विधि प्रदान करता है। प्रक्रिया का प्रदर्शन थॉमस जर्मेन, हमारी प्रयोगशाला से एक स्नातक छात्र होगा ।शुरू करने के लिए, प्रोटोकॉल के लिए मुद्रांकन डिवाइस तैयार करें। इस मुद्रांकन डिवाइस का आवश्यक विवरण इस योजनाबद्ध में हैं। मोल्ड का समर्थन करने के लिए एक समर्थन प्लेट एक XY चरण पर घुड़सवार है।प्लास्टिक पर मोहर लगाने के लिए, एक थीटा-जेड चरण एक माइक्रो आकार का सा चलता है। एक लेजर बिट टिप पर प्लास्टिक मोल्ड तपता है। यहां समर्थन प्लेट और उनके संबंधित चरणों पर मुद्रांकन बिट के लिए समर्थन कर रहे हैं ।एक वीडियो कैमरा एक 10x उद्देश्य के साथ लगे बिट के पक्ष में एक सुविधाजनक से मुद्रांकन का एक दृश्य प्रदान करता है । एक मुद्रांकन मोल्ड के साथ डिवाइस से बैकिंग प्लेट प्राप्त करें। मोल्ड एक ऐक्रेलिक डिस्क, व्यास में एक इंच और एक आठवें इंच मोटी है ।डिवाइस में उपयोग के लिए बैकिंग प्लेट में स्टैंपिंग मोल्ड को सुरक्षित करें। इसके बाद, मैन्युअल रूप से इसे नुकसान पहुंचाने से बचने के लिए मुद्रांकन बिट का अनुवाद करें। फिर मोटर चालित XY मुद्रांकन चरण के लिए मोल्ड के साथ समर्थन प्लेट सुरक्षित करें।कंप्यूटर नियंत्रण के साथ, प्लास्टिक मोल्ड को गठबंधन करने और स्टैंपिंग बिट की धुरी के साथ केंद्रित करने के लिए स्थानांतरित करें। अब मैन्युअल रूप से मुद्रांकन बिट का अनुवाद करें जब तक कि यह लगभग प्लास्टिक मोल्ड के संपर्क में न हो। कंप्यूटरीकृत स्टैंपिंग नियंत्रण कार्यक्रम का उपयोग करें और बिट की निगरानी करें।जब तक टिप प्लास्टिक के संपर्क में न हो जाए तब तक मुद्रांकन बिट को छोटी वेतन वृद्धि में अनुवाद करें। उसके बाद, मुद्रांकन बिट को नमूने से दूर अनुवाद करें। हमेशा सुनिश्चित करें कि प्लास्टिक मोल्ड थोड़ा सामान्य है।वरना पीडीएमएस मोल्ड बनने के बाद खंभों की एक समान ऊंचाई नहीं होगी। गैर-समान स्तंभ हाइट्स तरल पदार्थ के हेमिकिंग को प्रभावित कर सकता है। इसके बाद, पैटर्न बनाने के लिए पैरामीटर असाइन करें, जिसमें पिक्सेल की लंबाई, गुहा गहराई और प्रारंभिक स्थिति शामिल है।तैयार पैटर्निंग नक्शा अपलोड करके जारी रखें। ग्रेस्केल मूल्य वांछित गुहा गहराई को इंगित करता है, जिसमें काला सेट अधिकतम गुहा गहराई है। स्टैंपिंग प्रक्रिया शुरू करें।सॉफ्टवेयर पिक्सेल लंबाई का उपयोग कर उचित स्थानों के लिए थोड़ा कदम होगा । बिट निर्धारित मापदंडों के अनुसार एक गुहा स्टांप होगा। एक बार गुहा बन जाने के बाद, मुद्रांकित प्लास्टिक मोल्ड को हटा दें।यहां मुद्रांकन प्रक्रिया के तुरंत बाद मुद्रांकित मोल्ड है। मोल्ड इसकी सतह को 9, 000 ग्रिट गीले सूखे सैंडपेपर के साथ पॉलिश करने के बाद पूरा हो गया है, जैसा कि इस उदाहरण के साथ है। मोल्डिंग बनाने के लिए मोल्ड का उपयोग करने के लिए आगे बढ़ें।एक बीकर में, पीडीएमएस इलास्टोमर और इलाज एजेंट को 10 से 1 अनुपात में रखें। फिर इन्हें तीन मिनट तक अच्छी तरह मिला लें। मिश्रण के बाद, किसी भी फंसे हुए हवा के बुलबुले को छोड़ने के लिए बीकर को एक खाली कक्ष में रखें।आगे बढ़ने से पहले, सुनिश्चित करें कि मिश्रण में कोई बुलबुले नहीं हैं। इसके बाद, एक दीवारों वाले कंटेनर में मुहर लगी प्लास्टिक मोल्ड रखें। आदर्श रूप से, कंटेनर मोल्ड के बाहरी व्यास से ज्यादा बड़ा नहीं होगा।मुद्रांकित क्षेत्र के केंद्र में पीडीएमएस मिश्रण डालना शुरू करें, और इसे समान रूप से वितरित करने के लिए जावक सर्पिल करें। हवा के बुलबुले छोड़ने के लिए कंटेनर को एक खाली कक्ष में रखें। जब किया जाता है, तो कंटेनर को 15 मिनट के लिए 100 डिग्री सेल्सियस पर गर्म करने के लिए गर्म प्लेट में स्थानांतरित करें।उसके बाद, गर्म प्लेट को ठंडा करने की अनुमति दिए बिना, इसे 25 मिनट के लिए 65 डिग्री सेल्सियस पर गर्म करें। कंटेनर को गर्मी से निकालें और पीडीएमएस को ठंडा होने दें। कंटेनर की दीवार से मोल्डिंग काटने से पहले ठंडा और इलाज के लिए 20 मिनट इंतजार करें।मोल्ड से पीडीएमएस निकालें और प्लास्टिक मोल्ड और पीडीएमएस नमूना कवर कंटेनरों में स्टोर करें। हालांकि, प्लास्टिक मोल्ड का उपयोग करने से पहले, किसी भी अवशिष्ट पीडीएमएस की सतह को पांच मिनट के लिए अल्ट्रासाउंड पानी स्नान में रखकर साफ करना सुनिश्चित करें। यह बिटमैप एक आयताकार बाती संरचना को परिभाषित करता है।प्रत्येक पिक्सेल 100 माइक्रोमीटर साइड लंबाई के साथ एक वर्ग का प्रतिनिधित्व करता है। समान रूप से काले पिक्सल का मतलब है कि पीडीएमएस में प्रत्येक स्तंभ में १०० माइक्रोमीटर के लिए एक ही ऊंचाई सेट होगा । बिटमैप के साथ बनाए गए पीडीएमएस में खंभों का यह एक शीर्ष दृश्य है।एक किनारे से इस तरफ देखने बाती संरचना की अपेक्षाकृत लगातार ऊंचाई को दर्शाता है । यहां जमा एल्यूमीनियम की लगभग 70 माइक्रोमीटर मोटी परत के साथ पीडीएमएस संरचना के पक्ष और शीर्ष दृश्य दिए गए हैं। सतह पर इथेनॉल के आवेदन के साथ, ये वही संरचनाएं खंभे के आधार के साथ तरल पदार्थ के सबूत दिखाती हैं।हालांकि यह विधि हेमिकिंग गतिशीलता में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकती है, लेकिन इसे अन्य प्रणालियों जैसे हीट पाइप और नैनोस्केल हीट ट्रांसफर पर भी लागू किया जा सकता है। इस प्रक्रिया के बाद, अतिरिक्त प्रश्नों का उत्तर देने के लिए इंटरफेरोमेट्री जैसे अन्य तरीकों का प्रदर्शन किया जा सकता है, जैसे कि मेनिस्कस की वक्रता कैसे बाती संरचना द्वारा निर्धारित की जाती है और यह क्षेत्र में गर्मी प्रवाह को कैसे प्रभावित करता है। इसके विकास के बाद, इस तकनीक ने माइक्रोस्केल हीट ट्रांसफर के क्षेत्र में शोधकर्ताओं के लिए इस भूमिका का पता लगाने का मार्ग प्रशस्त किया कि पतली फिल्म क्षेत्र के आकार में गर्मी ब्लॉकों पर है।मत भूलना कि लेजर के साथ काम करना बेहद खतरनाक हो सकता है, और मुद्रांकन प्रक्रिया के दौरान लेजर सुरक्षा चश्मा हमेशा पहना जाना चाहिए।

Research

JoVE Journal

Engineering

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