Multiskalen Strukturen aggregiert nach aufgedruckten Nanofasern für funktionale Oberflächen
Summary
Dargestellt ist eine einfache Methode, Nano-Micro Multiskalen Strukturen, für funktionale Oberflächen durch Aggregation Nanofasern hergestellt unter Verwendung eines anodischen Aluminiumoxid-Filters zu fabrizieren.
Abstract
Multiskalen Oberflächenstrukturen haben zunehmende Interesse aufgrund mehrere Anwendungsmöglichkeiten im Surface-Geräte. Allerdings ist eine bestehende Herausforderung auf dem Gebiet der Herstellung von Hybrid-Mikro-Nano-Strukturen mit einer einfache, kostengünstige und Hochdurchsatz-Methode. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, schlägt dieses Papier ein Protokoll zur Multiskalen Strukturen mit nur ein Abdruck-Verfahren mit einem anodische Aluminiumoxid (AAO)-Filter und eine Verdunstung selbst-Aggregation-Prozess von Nanofasern zu fabrizieren. Im Gegensatz zu früheren versuchen, die Nanofasern Begradigen ausgerichtet haben, zeigen wir Ihnen eine einzigartige Herstellungsverfahren für Multiskalen aggregierten Nanofasern mit hohen Seitenverhältnisse. Darüber hinaus wurden die Oberflächenmorphologie und Benetzbarkeit dieser Strukturen auf verschiedenen Flüssigkeiten untersucht, um ihre Verwendung in multifunktionale Flächen zu erleichtern.
Introduction
Nanoskaligen texturiert Strukturen wie Nanopartikel, Nanoröhren und Nanofasern in der wissenschaftlichen Gemeinschaft aufgefallen sind, wie sie einzigartige Eigenschaften in verschiedene Anwendungen einschließlich elektrische, Biomedizinische Optik und Oberfläche zeigen Engineering-1,2,3,4,5,6,7,8. Insbesondere sind die Nanofasern verbreitet in dehnbar und transparente Elektroden9, tragbare Sensoren10,11, Verbindungsleitungen12,13und Nano-Optik-Anwendungen 14. unter den verschiedenen Methoden der Herstellung von nanoskaligen Strukturen, wie Sol-Gel-Verfahren, Selbstmontage, Lithographie und Replikation15,16,17,18, 19,20, direkten Replikation mithilfe einer Vorlage gilt derzeit eine vielversprechende Methode, weil es einfach, kostengünstig und für verschiedene heilbar Materialien21,22 ist , 23 , 24 , 25 , 26.
Aufgrund der Multiskalen Struktur mit einer großen Anzahl von nanoskalige Poren und Mikromaßstab Höhe ist AAO als Vorlage für die Herstellung von Nanofasern und Nanoröhren mit ein hohes Aspektverhältnis27,28,29 verbreitet , 30. jedoch aufgrund der Oberflächenspannung auf solch eine hohe Streckung, Nanofasern neigen dazu, leicht zu aggregieren,31,32,33. Bisherige Forschung hat bewiesen, dass Nanofasern mit einem Seitenverhältnis größer als 15:1 nicht aufrecht stehen aber stattdessen aggregieren, während diejenigen, die ein Verhältnis weniger als 5:1 ohne Aggregation33,34einzeln isoliert sind. Kapillare Kraft und Oberflächenspannung spielen eine wichtige Rolle bei der Entfernung von Tonerde mit einem Ätzmittel, ist einer der Prozesse während der Nanofaser Herstellung. Wenn Seitenverhältnis erhöht, tendenziell Oberflächenspannung unter Nanofasern ziehen sie näher zueinander, wodurch Aggregation. Mehrere Studien konzentrierten sich auf Methoden, solche Aggregation35, zu verhindern, vor allem in Polymer und metallischen Nanofasern beobachtet wird. Unter diesen kann Hydratation der Nanofaser Oberfläche die Agglomeration verringern, weil wenn eine Flüssigkeit die Zwischenräume Nanofasern einnimmt, Oberflächenspannung verringert. Darüber hinaus kann die Gefriertrocknung Methode auch Aggregation durch eine Verringerung der Oberflächenspannung zwischen Nanofasern verringern. Dennoch, trotz verschiedener Bemühungen, die Begradigung von Nanofasern mit einem hohen Seitenverhältnis bleibt eine Herausforderung.
Zu diesem Zweck haben wir eine einzigartige Methode für die Herstellung von Multiskalen Strukturen der verworrenen Nanofaser durch Ausnutzung der Aggregation Phänomen in einer positiven Weise Berichten. Hier prägt die Nanofaser-Struktur mit einem AAO Filter und Polyurethan-Acrylat (PUA)-geben Sie Harze mit einer Viskosität von 257,4 cP. Nach UV-Nano-Imprint Lithografie (UV-NIL) durchgeführt wird, wird die Form mit einer NaOH-Lösung geätzt. Um die vorgeschlagenen Multiskalen Strukturen zu charakterisieren, untersuchen wir die Muster Verhalten der Probe mit aggregierten Nanofasern und die Benetzbarkeit der Oberfläche nach dem richtigen Oberflächenbehandlungen wie Beschichtung mit einem selbst-zusammengebauten monomolekularen Film und UV-Ozon-Behandlung . Darüber hinaus schlagen wir vor, die Multiskalen poröse Oberfläche einfach auf eine glatte Oberfläche mit einem Schmierstoff-infundiert Verfahren umgewandelt werden kann.
Protocol
Representative Results
Discussion
Der entscheidende Schritt in der Fertigung der Baugruppe selbst aggregierten Nanofaser soll sicherstellen, dass die spröde AAO-Filter nicht bricht, wenn das Harz mit der Gummiwalzen anwenden. In der Tat sollte sichergestellt werden, dass der AAO-Filter nicht zu jedem Zeitpunkt vor dem Ätzen Schritt bricht. Da der AAO-Filter 25 mm im Durchmesser ist, ist die Größe des Substrats ca. 30 x 30 mm.
Selbst aggregierten Nanofaser-Montage ermöglicht es uns, verschiedene funktionale Oberflächen du…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dieses Material basiert auf Arbeit unterstützt durch die grundlegende Wissenschaft Forschungsprogramm durch die National Research Foundation von Korea (NRF) gefördert durch das Ministerium für Wissenschaft, IKT und Zukunft planen (NRF-2017R1A2B4008053) und das Ministerium für Handel, Industrie und Energie ( MOTIE, Korea) unter Industrial Technology Innovation Programm Nr. 10052802 und Korea Institute for the Advancement of Technologie (KIAT) durch die Vergütungsprogramm für die Branchen der Region wirtschaftliche Zusammenarbeit (N0002310).
Materials
| MINS 511RM | Minuta Tech | UV curable resin | |
| Octadecyltrichlorosilane (OTS) | Aldrich | Surface treatment | |
| Sodium oxidanide | SAMCHUN | Etching solution | |
| Anopore Inoganic Membranes | Whatman | 25mm/0.2µm | |
| MT-UV-A 47 | Meiji Techno | UV curing equipment | |
| UVC-30 | Jaesung Engineering | UVO treatment equipment | |
| Smart Drop Plus | FEMTOFAB | Contact angle measurement | |
| Fluorinert FC-70 | 3M | liquid mixture of completely fluorinated aliphatic compounds | |
| Polyethylene terephthalate film | Sunchem | Substrate | |
| Acetone (99.8%) | Daejung | Cleaning solution | |
| Isopropyl alcohol (99.9%) | Daejung | Cleaning solution | |
| Rubber roller | Hwahong | For application of resin | |
| Corning Stirring Hot Plates | Corning | Hot plate equipment (5" x 7") |
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