ختم قابلة الطباعة وتصنيع الأسطح هيميويكينج

وينص بروتوكول بسيط تصنيع هياكل هيميويكينج متفاوتة الأحجام والأشكال والمواد. البروتوكول يستخدم مزيجاً من ختم المادية، PDMS صب، وغشاء رقيق التعديلات السطحية عن طريق مواد ترسب التقنيات الشائعة.

هيميويكينج هو عملية حيث ويتس سائل على سطح منقوشة يتجاوز طوله ترطيب طبيعية نتيجة لمزيج من الإجراءات الشعرية وإيمبيبيتيون. المهم هذه الظاهرة التبول في العديد من الميادين التقنية التي تتراوح بين علم وظائف الأعضاء للهندسة الفضائية. حاليا، توجد عدة تقنيات مختلفة لاختلاق الهياكل هيميويكينج. هذه الأساليب التقليدية، بيد غالباً ما تستغرق وقتاً طويلاً ويصعب الصعود لمناطق كبيرة أو من الصعب تخصيص للهندسات الزخرفة نونهوموجينيوس ومحددة. ويوفر البروتوكول قدم الباحثين مع بسيطة وقابلة للتطوير، وطريقة فعالة من حيث التكلفة لاختلاق الأسطح الصغيرة المنقوشة هيميويكينج. الأسلوب تلفيق فتل الهياكل من خلال استخدام طباعة الطوابع وبولي دايمثيل سيلوكسان (PDMS) صب وطلاء السطح غشاء رقيق. ويتجلى البروتوكول هيميويكينج مع الإيثانول على صفائف ميكروبيلار PDMS مغطاة بطبقة 70 نانومتر سميكة ألومنيوم غشاء رقيق.

وقد حدث مؤخرا زيادة الاهتمام بالقدرة على التحكم بنشاط وسلبية على حد سواء التبول، التبخر، وخلط السوائل. هيميويكينج فريد محكم أسطح توفر حلاً رواية للتبريد تقنيات لأن هذه الأسطح مزخرفة بمثابة مضخة السوائل (و/أو الحرارة) دون أجزاء متحركة. هذا حركة السوائل محكوم بسلسلة أحداث عمل الشعرية المرتبطة بدينامية انحناء غشاء رقيق السائل. وبصفة عامة، عندما ويتس سائل سطح صلب، منحنى سائل غشاء رقيق (أي سائل غضروف) سرعة أشكال. سمك السائل وانحناء الشخصية تتطور حتى يتم التوصل إلى حد أدنى من الطاقة مجاناً. للإشارة، هذه الشخصية ديناميكية التبول يمكن سرعة تسوس عشرات نانومتر في سمك داخل الامتداد (السوائل-ترطيب) طول-مقياس فقط عشرات ميكرومتر. وهكذا، يمكن الخضوع لهذه المنطقة الانتقالية (سائل-فيلم) تغييرات كبيرة في واجهة السائل انحناء. المنطقة الانتقالية (غشاء رقيق) التي ينشأ فيها ما يقرب من جميع الفيزياء الحيوية والكيمياء. على وجه الخصوص، المنطقة الانتقالية (غشاء رقيق) حيث توجد معدلات التبخر كحد أقصى (1)، (2) ديس الانضمام الضغط التدرجات والتدرجات الضغط الهيدروليكي (3)^1،2. نتيجة لذلك منحنى السائل-الأفلام تلعب دوراً حيويا في النقل الحراري، وانفصال، والقلاقل السوائل وخلط السوائل المتعددة العناصر. على سبيل المثال، فيما يتعلق بنقل الحرارة، لوحظت تدفقات الحرارة الجدار أعلى في هذه المنطقة غشاء رقيق منحنى عاليا، والانتقالية^4،3،5،،من⁶⁷.

وقد أظهرت الدراسات هيميويكينج الحديثة أن الهندسة (مثلاً، الارتفاع، القطر، إلخ) ووضع دعائم تحديد الشخصية الجبهة التبول وسرعة السائل قيد التشغيل من خلال هياكل⁸. كما يتم التبخر الجبهة السائل قبالة نهاية هيكل آخر في صفيف، يتم الاحتفاظ الجبهة السوائل في مسافة ثابتة وانحناء، كما هو يجري استبدال السوائل المتبخرة من السوائل المخزنة في هياكل فتل⁹. هياكل هيميويكينج أيضا قد استخدمت في أنابيب الحرارة وعلى أسطح المغلي لتحليل وتحسين آليات نقل الحرارة المختلفة. ^{10 , 11 , 12}.

هو أسلوب واحد المستخدمة حاليا لإنشاء هياكل فتل البصمة الحرارية الطباعة الحجرية¹³. يتم تنفيذ هذا الأسلوب بختم على التخطيط المطلوب إلى طبقة مقاومة في عينة قالب سليكون مع طابع بوليمر حرارية، ثم إزالة الطابع الاحتفاظ المجهرية. بمجرد إزالة، يتم وضع العينة عن طريق أيون رد الفعل النقش عملية لإزالة أي من ال^14،طبقة مقاومة الزائدة¹⁵. هذه العملية، ومع ذلك، يمكن أن تكون حساسة لدرجة الحرارة لتصنيع هياكل فتل ويتضمن العديد من الخطوات التي تستخدم الطلاء المختلفة ضمان دقة هياكل فتل¹⁶. كما أنها الحالة التي لا تكون تقنيات الطباعة الحجرية عمليا بالنسبة للحجم الكلي الزخرفة؛ وفي حين أنها لا تزال توفر طريقة لإنشاء نمط من المجهرية على سطح، الإنتاجية من هذا الإجراء أقل بكثير من مثالي للاستنساخ على نطاق واسع. ونظرا للتركيب على نطاق واسع، واستنساخه، مثل الطلاء تدور أو تراجع، هناك غياب الأصيل للزخرفة يمكن السيطرة عليها. هذه الطرق إنشاء مجموعة عشوائية من المجهرية على سطح الهدف ولكن يمكن قياسه لتغطية مناطق أوسع إلى حد كبير من تقنيات الطباعة الحجرية التقليدية¹⁷.

البروتوكول المبينة في هذا التقرير يحاول الجمع بين نقاط قوة أساليب التركيب التقليدي بينما في الوقت نفسه القضاء على نقاط الضعف المحددة لكل منها؛ أنه يعرف طريقة اصطناع هياكل هيميويكينج مخصصة لمختلف مرتفعات والأشكال والتوجهات والمواد على نطاق ماكرو ومع الإنتاجية المرتفعة المحتملة. يمكن بسرعة إنشاء مختلف أنماط فتل غرض الاستغلال الأمثل فتل الخصائص، مثل التحكم الاتجاهي سرعة السوائل، ونشر، وخلط السوائل المختلفة. يمكن أيضا توفير استخدام مختلف الهياكل فتل متفاوتة غشاء رقيق السمك وانحناء الملامح، والتي يمكن أن تستخدم بصورة منهجية دراسة اقتران بين الحرارة والنقل الجماعي مع سمك مختلفة وملامح انحناء السائل غضروف.

1-إنشاء خريطة الزخرفة

1. باستخدام محرر رسومات، إنشاء النمط المطلوب للهياكل هيميويكينج التي تمثل كصورة نقطية.
   ملاحظة: بعض المعلمات التصميم فتل (أي زاوية التدرج، والتدرج في العمق) يمكن إجراء يعتمد على درجات الرمادي القيم المعينة لكل بكسل. ثم يتم تحرير هذه القيم الرمادي من أجل تعديل المعلمة المطلوبة.
2. حفظ الصورة النقطية كرسم شبكة للأجهزة محمولة (.png) ووضع الملف في مجلد متاحة بسهولة.

2-وضع البلاستيك لتكون مختومة لصب

1. ابدأ بترجمة بت ختم بعيداً عن مساحة العمل لتجنب أي اتصال العرضية التي قد تسبب الكسر من تلميح (+z التشرد، الشكل 1).
2. تأمين البلاستيك ختم العفن/يفر إلى لوحة النسخ لختم اللاحقة على x, y مرحلة الترجمة (انظر الشكل 1). تأمين لوحة عينة/النسخ إلى x، y الميكانيكية ختم المرحلة (الشكل 1)
3. محاذاة للوسط من البلاستيك القالب/يفر مع المحور ختم بت ختم. وهذا إنجازه عن طريق الحاسوب ±العاشر و ±y تشرد مع مرحلة ختم x, y المزودة بمحركات.
4. ترجمة بت ختم صوب بلاستيكية العفن/يفر (-z التشرد، الشكل 1) إلى حين بت ختم يكاد يكون على اتصال بسطح العفن/يفر.

3-ختم العينة البلاستيك لصب PDMS

1. باستخدام برنامج مراقبة ختم المحوسبة، تعيين المسافة بين بت ختم (تلميح) وسطح البلاستيك العفن/يفر.
2. ترجمة بت ختم تزايدات صغيرة (-δz التشرد، الشكل 1) نحو سطح العينة حتى الأدوات على اتصال بالبلاستيك.
   ملاحظة: ينبغي البت فقط اتصل بخفة على السطح.
3. بعد الاتصال، ترجمة بت ختم بعيداً عن عينة لتجنب أي اتصال ممكن بين بت وعينه أثناء الترجمة اللاحقة (δz ≈ 100 ميكرومتر).
4. تعيين المسافة بكسل (في ميكرون)، وعمق تجويف الحد الأقصى والحد الأدنى (في ميكرون)، زاوية الحد الأقصى والحد الأدنى (بالدرجات)، موضع بكسل x و y الأولية، نمط، والعتبة بكسل للزخرفة مرتبط أي تدرج رمادي لختم الإجراء.
5. تحميل خريطة الزخرفة (تم إنشاؤه في الخطوة 1، 1) يمكن قراءتها من قبل البرنامج. مواقع جميع الطوابع استناداً إلى المسافة بكسل والخريطة الزخرفة، وترسل إلى السائر المحركات.
6. ضمان تركز على غيض بت ختم ليزر تدفئة وينشط فقط حين بت ختم تتحرك نحو وإلى العفن البلاستيك.
7. إنشاء التجاويف بالضغط قليلاً في البلاستيك مع اتباع الخريطة الزخرفة لتحقيق نمط هيميويكينج المرجوة.
8. إزالة العفن البلاستيك مختومة للسطح اللاحقة طلاء وتلميع.
9. البولندية على سطح من البلاستيك القالب استخدام حصى 9000، أدق الرطب/الجافة الصنفرة.
   ملاحظة: بدلاً من ذلك، الكاشطة الصغير-مش يمكن استخدام لضمان إزالة الرواسب السطحية أن قضية الآثار حول الأعمدة في العفن PDMS.

4-إنشاء صب PDMS

1. صب ز 2 من قاعدة الاستومر و 0.2 ز عامل علاج الاستومر في كوب وتخلط معا جيدا لمدة 3 دقيقة.
2. ضع الخليط في دائرة للذين تم إجلاؤهم الإفراج عن أي فقاعات الهواء اشتعلت في الخليط؛ قد تحتاج هذه الخطوة إلى تكرارها عدة مرات.
   ملاحظة: لعينات من مختلف متطلبات التخزين، قم بضبط مقدار عامل أساسي وعلاج حسب الحاجة مع الاحتفاظ بنسبة 10:1.
3. ضع العفن البلاستيك ختمها في حاوية مسورة، من الناحية المثالية لا أكبر بكثير من القطر الخارجي للقالب، عن علاج لتحدث.
4. صب خليط PDMS خالية من جيوب هوائية على البلاستيك ختمها وداخل الحاوية. صب في دوامة، بدءاً من وسط المنطقة المختوم، في محاولة لتوزيع الخليط PDMS التساوي قدر الإمكان.
5. كرر الخطوة 4، 2 أي جيوب الهواء التي قد شكلت من صب الخليط على نمط ختمها. وضع خليط PDMS وقطعة بلاستيكية مع نمط ختمها على صفيحة ساخنة والحرارة الجمعية العامة عند 100 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة. ثم الحرارة 25 دقيقة إضافية عند 65 درجة مئوية.
6. السماح الخليط PDMS باردة وعلاج لمدة 20 دقيقة قبل معالجة.
7. قطع حواف البلاستيك PDMS بعيداً عن الجدار الحاوية وإزالة البلاستيك PDMS من العفن. تخزين البلاستيك PDMS في حاوية مغطاة لتجنب ذرات الغبار من جمع على السطح.

5-إيداع المعدن غشاء رقيق في PDMS

1. ضع العينة PDMS داخل قاعة ترسب ترك مساحة كافية مصراع لفتحها وإغلاقها دون عائق.
2. ديبريسوريزي إلى الدائرة ترسب متور 10 على الأقل.
3. الانخراط في منظومة مضخة الجافة وتعيين معدل الدوران إلى كربم 75. تسمح الدائرة للوصول إلى ضغط يقارب 10^-8 ميلليمتر زئبق.
   ملاحظة: هذا سيؤدي إلى إزالة معظم الملوثات من الدائرة؛ قد تستغرق عملية يصل إلى 12 ساعة لإكمال.
4. السلطة على برودة والطاقة DC العرض وتعيين السلطة إلى 55 جورج
5. فتح صمام الأرجون قليلاً والضغط على الدائرة بترتيب 10^-3 ميلليمتر زئبق. تعيين كربم نظام 50 مضخة الجافة والانتظار حتى يتم تحقيق هذه السرعة المحددة.
6. الحد 35 واط من الطاقة، وديبريسوريزي إلى الدائرة متورر 13. فتح مصراع لتشعل البلازما وبدء تشغيل جهاز ضبط الوقت.
   ملاحظة: ينبغي إعطاء البلازما تشعل قبالة توهج زرقاء، المتوهجة. يجب تعيين جهاز ضبط الوقت للسمك المطلوب إيداع الفيلم. وقد تبين أنه من المتوقع بمعدل 7 نانومتر ترسب في الدقيقة 35 ث وضغط متور حوالي الساعة 13،.
7. سمك الفيلم المطلوب في حال تحققه، إغلاق مصراع الكاميرا وإيقاف إمدادات الطاقة.
8. قم بإغلاق جميع الصمامات داخل قاعة ترسب وإيقاف تشغيل نظام ضخ الجافة. إتاحة الوقت للمروحة مضخة الجاف للتوصل إلى وقف كامل.
9. ببطء الضغط الدائرة حتى يصل الضغط الجوي المحلي وإزالة العينة، تخزينه للتجارب المقبلة.

ويقدم الشكل 1 تخطيطي لكيفية أن إنشاء إليه ختم العفن لهياكل فتل على العفن بلاستيك. للتحقيق في نوعية جهاز ختم في صناعة الأفلام فتل، تم إنشاؤها صفيفين دعامة مختلفة لتحليل نوعية الأعمدة لتجارب فتل مستقبلا. جوانب جهاز التحقيق بالدقة لارتفاع الأعمدة (مع وبدون تدرج عمق)، ونوعية الدعائم التي تقوم عليها بعد صب PDMS، نوعية الدعائم التي تقوم عليها بعد عملية الترسيب بالرش والقدرة هياكل لإنشاء فتل هيمي. لتحقيق هذا الهدف، هما فتل متغيرات نمط تم إنشاؤها، واحد التي عرضها متدرجة عمق وآخر من عمق موحد.

ويبين الشكل 2 ألف الصورة النقطية التي تم استخدامها لإنشاء التدرجات عمق وزاوية. يمكن أن ينظر إلى أن كل عمود من الأعمدة تم تعيين قيمة مقياس رمادية مختلفة تتراوح من 0 إلى 95. وقد تم ذلك لعمق مختلفة لكل عمود من الأعمدة. الأرقام 2 و 2 ج عرض الأعمدة على PDMS تم إنشاؤها بواسطة عملية صب. هذا التحقق من أن القيم مقياس الرمادية التي استخدمت تؤثر بالعمق في صب البلاستيك ومن ثم ارتفاع ركن عينة PDMS. الجدول 1 يعرض البيانات من التدرج العمق ويبين النسبة المئوية للارتفاع المتوقع من نمط الختم. تم جمع هذه البيانات من القياسات على ركائز 50، أو مجموعة كاملة واحدة، المعروضة في الشكل 2. وحسبت الارتفاع المتوقع للدعامة بقيم معينة تدرج الرمادي من المعادلة التالية:

(1)

حيث ح_أكسب هو الارتفاع المتوقع _ماكس ح أقصى ارتفاع كما يحددها المستخدم، ح_مين هو ارتفاع الحد الأدنى كما يحددها المستخدم، PT هو العتبة بكسل كما يحددها المستخدم وجسف هو تدرج الرمادي القيمة. يتضح أن قيمة مقياس رمادية من صفر (أي، أسود)، سيكون الارتفاع المتوقع الحد الأقصى للارتفاع وبينما يساوي قيمة مقياس الرمادية إلى عتبة بكسل، الطول المتوقع سيكون ارتفاع الحد الأدنى.

ويبين الشكل 3 ألف ملف الصورة النقطية المستخدمة لإنشاء صفيف هيكل فتل أكبر من ارتفاع دعامة ثابتة. ويمثل كل بكسل سوداء مكان تجويف، مع المسافة بين ختم المثيلات المحددة في البرنامج عن طريق المسافة بكسل. هذا النهج الثنائي، على النقيض من الشكل 1a، ينشئ مجموعة موحدة من مرتفعات ركن وزاوية. الشكل 3 وج 3 توفير أعلى والجانب عرض الأعمدة، على التوالي. يمكن أن ينظر إلى أن العملية إنتاجها على الرغم من مواصفات عنصر الموحد-الارتفاع، الركائز حجماً. بينما تم تعيين ارتفاع الحد الأقصى إلى 100 ميكرومتر، وجد أن متوسط ارتفاع أعمدة تقريبا 71.89 ± 10.18 ميكرومترات، استناداً إلى الركائز 38. ويمكن أن يعزى هذا إلى العيوب المحتملة التي يمكن العثور عليها في تجاويف بينما تبذل حاليا أو بسبب جيوب هوائية الممكنة التي شكلت، وما زالت في الثقوب.

يعرض الرقم 4 الصور الفردية أربعة أعمدة بعد أن أودع الألومنيوم في العينة PDMS. الشكل 4a و 4b إظهار الجانب وعرض أعلى الأعمدة، على التوالي، دون سائل العامل في هيكل فتل. مماثلة لما كان ينظر إليه بعينه PDMS، مرتفعات عينات لم تكن متناسقة عبر كافة الأعمدة. مرتفعات والانحرافات المعيارية لعينات PDMS وال مقارنة والمعروضة في الجدول 2. تم جمع هذه البيانات بعد قياس أعمدة (n = 38) قبل وبعد خلع الألومنيوم على PDMS. كما حضر خشونة السطح البارزة؛ ويعتقد أن إجراء الصنفرة المستخدمة في لوحة عينة نقل إلى عينة PDMS وكان لها نسخ متطابقة على سطح الفيلم الألومنيوم. من الممكن أيضا أن الخشونة ويعزى فقط إلى عملية الترسيب.

الشكل 4 ج ود 4 تصور الجانب وآراء كبار الأركان، على التوالي، مع سائل العامل في هيكل فتل. وكان السائل العامل الذي تم استخدامه في هذا المثال الإيثانول. ومع ذلك، لا يحمل المياه حدوث فتل هيمي نفس كما يفعل الإيثانول مع هذه العينة. يمكن أن تعزى هذه الظاهرة إلى التالي (أو مزيج من): 1) مادة سطحية غير المثالية، وخشونة السطح 2) المتبقية (كما هو موضح في الشكل 4b)، 3) الشوائب في طلاء الألومنيوم، و 4) جداً رقيقة من طبقة أكسيد الألومنيوم الأصلي. وقال مع ذلك، تمكنت الإيثانول من الفتيل لأنه ليوفيليسيتي أكسيد الألومنيوم التي تشكلت على سطح الألومنيوم. على الرغم من أن ثاني أكسيد الألومنيوم ليوفيليك، لا تظهر خصائص ماء، تمنع الماء من فتل. استخدام العلاجات الكيميائية السطحية لهيكل فتل PDMS هو أسلوب آخر يمكن استخدامه لتغيير هيدروفيليسيتي للعينة-مثلاً، وتجهيز كيمياء رطبة يمكن استخدامها لإنشاء هيدروفيليك مونولاييرس تجميع ذاتي (سامز)¹⁸ . وعلى الرغم من هذه العيوب، هذا يثبت أن هيكل فتل تم إنشاؤها عن طريق إجراء وصف قادرة على خلق فتل هيمي لسائل العامل.

رقم 1: بت التخطيطي ختم جهاز لتصنيع قوالب بلاستيكية صغيرة منقوشة. حركة العفن البلاستيك على طول محاور x-و y-تتحدد بالكمبيوتر التي تسيطر عليها السائر موتور/مرحلتين (واحد لكل اتجاه). وبالمثل، زاوية (θ) وختم عمق بت ختم (Δض) يتم التحكم بالمحرك السائر منفصلة، وتسيطر عليها الكمبيوتر مرحلتين. يتم تنشيط الليزر تدفئة تسيطر عليها الكمبيوتر بينما يتم إنشاء البت تجويف ختم في القالب البلاستيك. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

رقم 2: قاعدة نمط الصفيف عنصر العمق-التدرج و PDMS. (أ) الصورة النقطية المستخدمة لاختلاق مجموعة ميكروبيلار 'عمق-التدرج'. للطباعة، يتم تعيين العتبة بكسل إلى 100، يتم تعيين الحد الأقصى للعمق إلى 100 ميكرومتر، يتم تعيين عمق الحد الأدنى إلى 25 ميكرومتر، ويتم تعيين كل بكسل لتمثيل مسافة 100 ميكرومتر. استناداً إلى هذه القيم، كل صف يتم فصل 100 ميكرومتر بينما المسافة بين الدعامتين داخل صف 200 ميكرومتر. تحدد قيمة مقياس الرمادية لكل بكسل المسافة بت ختم يسافر إلى العفن البلاستيك. ولذلك، وزيادة قيم مقياس الرمادية تسير عبر الصورة النقطية، إنقاص المرتفعات من الدعائم التي تقوم عليها. وترد في مرتفعات المتوقعة من الدعائم التي تقوم عليها مع القيم المناظرة في تدرج الرمادي. (ب) صور من الدعامة الأعمدة 1 إلى 5 لقاعدة PDMS من منطقة المربع الأزرق في الركن الأيسر السفلي من الصورة النقطية. (ج) صور أعمدة الدعامة 5 إلى 10 لقاعدة PDMS من مربع أحمر في الزاوية اليمنى السفلي من الصورة النقطية. المسافة بكسل صورة عن (ب) و (ج) 0.335 ميكرومتر/بكسل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3: نمط و PDMS قاعدة لهياكل فتل هيميويكينج. (أ) الصورة النقطية المستخدمة لإنشاء بنية فتل مستطيلة. تعيين العمق إلى 100 ميكرومتر، ويتم تعيين كل بكسل لتمثيل مسافة 100 ميكرومتر. منذ جميع قيم مقياس الرمادية هي نفسها في هذه الصورة النقطية، كل من مرتفعات الدعامة ينبغي أن يكون نفسه. أيضا، مماثل للنمط في الشكل 2، كل صف يتم فصل 100 ميكرومتر بينما المسافة بين الدعامتين داخل صف 200 ميكرومتر. (ب) عرض أعلى من أركان الهيكل PDMS فتل مسبوك باستخدام القالب البلاستيك استناداً إلى الصورة النقطية في (أ). دقة وضوح الصورة 0.176 ميكرومتر/بكسل. (ج) عرض جانب من أركان الهيكل PDMS فتل مسبوك باستخدام القالب البلاستيك استناداً إلى الصورة النقطية في (أ). خلافا لهياكل فتل المعروضة في الشكل 2، مرتفعات الدعامة في هيكل فتل أكثر اتساقا في الارتفاع. دقة وضوح الصورة 0.723 ميكرومتر/بكسل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 4: فتل هياكل بعد ترسب ال مع أو بدون هيميويكينج- (أ) عرض جانب فتل الأعمدة التي تم إنشاؤها في الشكل 3 بعد خلع ال دون الإيثانول. سماكة الألمنيوم على رأس PDMS ما يقرب من 70 ميكرومتر. (ب) عرض أعلى فتل الأعمدة التي تم إنشاؤها في الشكل 3 بعد خلع ال دون الإيثانول. (ج) عرض جانب فتل الأعمدة التي تم إنشاؤها في الشكل 3 بعد خلع ال مع الإيثانول فتل في الهياكل (الإيثانول الغالب يتبين على طول قاعدة دعائم مركزة). (د) عرض أعلى أعمدة فتل تم إنشاؤها في الشكل 3 بعد خلع ال مع الإيثانول فتل في الهياكل. عن (أ) و (ج)،دقة وضوح الصورة 0.723 ميكرومتر/بكسل وبالنسبة (ب) و (د)، دقة وضوح الصورة 0.176 ميكرومتر/بكسل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الجدول 1: المتوقعة ويقاس مرتفعات كافة الأعمدة الركيزة لنمط التدرج في العمق.

الجدول 2: الدعامة PDMS مع أو بدون ترسب مقارنة الارتفاع.

وقد أدخلت أسلوب لإنشاء صفائف الدعامة منقوشة للهياكل هيميويكينج؛ يتم ذلك عن طريق ولﻷخذ تجاويف على رقاقة بلاستيكية مع جهاز حفر الذي يلي الزخرفة من صورة نقطية تم إنشاؤها بواسطة المستخدم. ثم يسكب خليط PDMS، شُفي ومغطاة بطبقة رقيقة من الألمنيوم عن طريق الترسيب. يمكن تخصيص خصائص صفيف الأعمدة استناداً إلى قيمة مقياس الرمادية التي تم تعيينها في الصورة النقطية في أعقاب هذا البروتوكول. يمكن إنشاء هذا الجانب الهام من الزخرفة طائفة واسعة من الممكن فتل هياكل لاختبار يمكن استخدامها في مختلف التطبيقات، بما في ذلك البحوث غشاء رقيق والطلبات المباشرة في النظم الحرارية. منطقة أخرى متنوعة لم يرد ذكرها في نتائج الممثل هو التدرج الزاوية التي يمكن أن تنفذ في الصفيف. مشابهة للتدرج العمق، تغيير قيمة مقياس الرمادية من بكسل مختلفة ويمكن تغيير زاوية مثقاب (θ، الشكل 1).

هو خطوة رئيسية أخرى ينبغي اتخاذها علما بإنشاء قاعدة PDMS. الاختلافات في مرتفعات الدعامة والتشوهات في وحول الأعمدة شائعة في هياكل فتل. كاشط السطح مع عجائن مش الصغير أو الكاشطة يساعد على خلق عينات متماثلة وحتى PDMS سمك. وباﻹضافة إلى ذلك، صممت على عمليات الإجلاء والمعالجة الحرارية لتجري في وقت واحد، كما أدمجت عناصر التدفئة داخل القالب نفسه. هذا يحد من فعالية معالجة من قبل المستخدم وأي من المخالفات المرتبطة بها، فضلا عن تلوث الهواء (أي جسيمات الغبار) أثناء مرحلة المعالجة. ستنفذ هذه الاعتبارات لعينات مستقبلا.

ترسب المواد إلى قاعدة PDMS هو آخر خطوة هامة التي يجب أن تكون مخصصة لكل تجربة. الظروف المشار إليها في البروتوكول هي الألومنيوم محددة، وعلى هذا النحو، يجب تغيير إيداع التغييرات المادية. إذا كان معدن آخر المفضل، ينبغي تغيير التغييرات في إنتاج الطاقة وضغط الدائرة والوقت اﻷخرق بغية الحصول على الظروف المثالية السطحية لإيداع المواد المطلوبة. للحصول على نماذج المستقبل، ستودع المعادن مع مختلف الطاقات السطحية (أي، الذهب، الجرمانيوم) لاختبار قدرات فتل كل منها. عند إيداع المعادن المختلفة في المستقبل، يجب تحديث البروتوكول من أجل إيداع المعدن المطلوب على PDMS بشكل صحيح.

المشكلة الأكبر التي تم إدخالها في هذا الإجراء لجعل هياكل هيميويكينج هو خشونة سطح العينة. ويمكن ملاحظة وجود عيوب سطحية في العفن PDMS (الشكل 3b) وعلى سطح ال (الشكل 3b، 3d)؛ وهذا يمكن أن تنبع من عملية الصنفرة أو عملية ترسب المعادن. وتعتبر عيوب السطح إشكالية، العيوب السطحية يمكن أن تؤثر على المسافة السرعة والجبهة فتل السائل العامل. وسيكون تجربة مثالية سطح أملس على وبين الأركان، حتى لا يكون السائل قادرة على التدفق من خلال هيكل فتل دون عائق من الظروف السطحية. الحل المقترح استخدام أعلى الصف (أي، أدق الحصباء) مزيلات ليفر البلاستيك قبل الترسيب، فضلا عن أوقات أطول الصنفرة الرملي. وكما يتبين من الجدول 1 و الجدول 2، دعامة مرتفعات لا تصنع كما هو متوقع استناداً إلى القيم نظراً للسائر المحركات. قد يكون هذا بسبب انحراف العينة على طول المحور ختم بينما هو ولﻷخذ البت في البلاستيك. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق زيادة المسافة وقد البت بالسفر إلى البلاستيك؛ هذا، ومع ذلك، يترك تضارب ممكن مرتفعات الدعامة وأقطار الدعامة الأساسية للتجارب المقبلة. يجب وضع أساليب للحد من مقدار انحراف العينة الخبرات، مثل ارتفاع درجة حرارة تلميح إلى الحد من المقاومة من البلاستيك، أو تأمين العينة بطريقة مختلفة.

في حين ما زالت هناك تحديات في صقل عملية الختم، الأسلوب المبين من فعالة لخلق أمر صفائف هندسة قابلة للمقارنة. المنهجية المستخدمة في إنشاء هياكل هيميويكينج، أو أي ميزة سطح منقوشة الصغرى، ويظهر أن العينات يمكن أن تنتج سريعاً للمعالجة فيما بعد في مختبرات أخرى أو شركات الأبحاث بتكلفة منخفضة ومعدل أسرع من الأساليب المعاصرة. يمكن أن تكون هذه الهياكل هيميويكينج ملفقة بسهولة للنسخ المتماثل الأمثل غشاء رقيق انحناء وسرعة استقبال فتل. سرعة استقبال فتل سيقاس باستخدام كاميرا عالية السرعة تحليل الجبهة السوائل السفر من الركن للركن. في الوقت نفسه، الشخصية وسمك وانحناء يمكن الحصول على استخدام نهج ريفليكتوميتري وقياس التداخل التي ثبت في التجارب السابقة على ركائز حافة⁶. طبيعة التنظيم الذاتي لهياكل فتل سيساعد في الحفاظ على منطقة غشاء رقيق مستمر للتحليل، وعلى الرغم من الطاقات السطحية المختلفة في السوائل متفاوتة وعلى السطح. مع هذا الأسلوب، فتل متغيرات البنية يمكن أن تكون ملفقة بسرعة لأغراض فهم آثار الهندسة فتل له على المنطقة غشاء رقيق والجبهة فتل من سوائل مختلفة.

الكتاب قد لا الكشف الإشارة لهذه الورقة.

هذه المواد هو استناداً إلى الأبحاث جزئيا تحت رعاية "مكتب الولايات المتحدة للبحوث البحرية" تحت "رقم المنحة" N00014-15-1-2481 ومؤسسة العلوم الوطنية تحت رقم المنحة 1653396. الآراء والاستنتاجات الواردة في هذا التقرير هي آراء المؤلفين ولا ينبغي أن يفسر بالضرورة تمثل السياسات الرسمية أو موافقات، سواء كانت صريحة أو ضمنية، من "مكتب الولايات المتحدة للبحوث البحرية"، المؤسسة الوطنية للعلوم، أو أن حكومة الولايات المتحدة.