המקצרה אנרגיה רטט פיזואלקטריים מבוסס פולימר עם מבנה Meshed-Core 3D

1. ייצור של מבנה תלת-ממדית ניקוי של המצע זכוכית הכנת 30 מ”מ x 40 מ”מ זכוכית סובסטרטים. הכן את הפתרון פיראניה על ידי שפיכת 150 מ ל חומצה גופרתית (ריכוז: 96%) לתוך כוס זכוכית. ואז בעדינות מוסיפים 50 מ של מימן על-חמצני פתרון (ריכוז: 30%). ודא כי היחס בין נפח של מים חמצן חומצה גופרתית: מימן הוא 3:1. ללבוש משקפי מגן וביגוד לבטיחות בעת המזיגה הפתרונות. להגדיר מצע זכוכית ג’יג טפלון לניקוי. ואז לטבול אותו פיראניה פתרון 1 דקות. לאחר טבילה 1 דקות בתמיסה פיראניה, לשטוף את המצע זכוכית שטף 2 – 3 פעמים עם מים טהורים (גלישה 2 – 3 פעמים). הסר את טיפות מים על המצע זכוכית במכה אוויר. תכנים של התבנית מסכת Cr לחשיפה הישבן על מצע זכוכית הגדר את המצע זכוכית בחדר של מכונה המלהגים מגנטרון RF (תדר רדיו). הגדר את הכוח RF 250 W, קצב הזרימה של גז Ar 12 SCCM, קאמרית הלחץ 0.5 הרשות הפלסטינית, ואת הזמן המלהגים על 11 דקות. ואז טופס 100-200 ננומטר של כרום סרט על המצע זכוכית על-ידי RF מגנטרון התזה.הערה: העובי נשלטת על ידי הזמן המלהגים, לוקח בחשבון את התנאי קצב המלהגים. הגדר את המצע על הבמה תיקון בתוך תא ספין-coater. ירידה של photoresist חיובי S1813 על הסרט כרום, מעיל סרט דק μm של 1-2 על ידי ציפוי ספין ב- 4,000 סל ד ל 30 s. אופים את המצע מצופים photoresist ב 115 מעלות צלזיוס במשך 1 דקה על פלטה חמה כדי לנגב את להתנגד. פנה photomask של מצע מצופים photoresist. לחשוף אור אנכית כדי photomask UV. להבטיח מינון החשיפה היא mJ/cm 802אורך הגל הוא 405 ננומטר. השתמש את photomask המוצגת באיור1. להכין שני בקבוקונים 500 מ”ל. ואז לשפוך 150 מ ל TMAH (Tetramethylammonium הידרוקסיד: 2.38%, הממס: מים) פתרון לתוך גביע אחד מזוג 150 מ ל כרום etchant (מלחת Cerium(IV): 16%, חומצה חנקתית: 8%) לתוך כשהספל אחרים. לטבול את המצע ב 150 מ ל TMAH פתרון ולפתח את photoresist ל 30 s כדי 1 דקות. יש לשטוף את המצע עם מים טהורים. לטבול את המצע ב 150 מ ל כרום תצריב פתרון, לחרוט כרום למשך כ- 1 עד 2 דקות. לשטוף את המצע מים זכים ולהסיר טיפות מים במכה אוויר. הכן פיראניה פתרון על ידי שפיכת 150 מ ל חומצה גופרתית (ריכוז: 96%) לתוך כוס זכוכית. ואז בעדינות מוסיפים 50 מ של מימן על-חמצני פתרון (ריכוז: 30%). ודא כי היחס בין נפח של מים חמצן חומצה גופרתית: מימן הוא 3:1.הערה: ללבוש משקפי מגן, ביגוד, כפפות בטיחות בעת המזיגה הפתרונות. פיראניה הפתרון לאבד את הפעילות לאחר זמן מה, אז להכין בכל פעם. מניחים מצע זכוכית על ג’יג טפלון לניקוי. לאחר מכן, לטבול אותו הפתרון פיראניה עבור 15-30 s כדי להסיר את photoresist. הכנה לציפוי SU-8 הגדר את המצע על הבמה תיקון בבית הבליעה ספין-coater. ירידה בערך 1 מ”ל של פתרון שרף אקרילי (ריכוז: 10%, הממס: טולואן) בצד דפוס כרום של המצע לשחרר את מבנה מפוברק כשכבה ההקרבה. לאחר מכן, יוצרים סרט דק על ידי ציפוי ספין-2,000 סל ד ל 30 s. לאפות בתנור בחום של 100 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות. SU-8 תרסיס ציפוי לשגר את coater ספריי ויוצקים פתרון אצטון לתוך המזרק לניקוי. לנקות ולהסיר שאריות בתוך הזרבובית ע י ריסוס פתרון אצטון.הערה: אם הניקוי אינה מספיקה, זה מוביל סתימת בזמנו של ריסוס. חזור על שלב זה פעמיים כדי לנקות בזהירות. הגדר את המצע בצלחת המצורף ב coater ספריי. מכסים את המצע כיסוי קצה כדי למנוע קצה חרוז. שופכים את photoresist שלילי SU-8 3005 לתוך המזרק. הגדר את קוטר הצינור עד 5 מ”מ, התנועה זרבובית מהירות 120 מ”מ/s, הלחץ atomization 150 kPa, הלחץ נוזל 60 kPa, המרחק בין זרבובית המצע עד 40 מ”מ, גובה במרחק עד 3 מ מ, וגם את מרווח הזמן עבור כל שכבה עד 45 ס’ ספריי Multilayers סו-8 על המצע. חזור על הציפוי 10 פעמים באותה דרך. להשאיר את המצע לעמוד למשך 5 דקות לאחר ציפוי פי 10.הערה: בזמן עמידה, הסרט SU-8 בצורה אחידה משוטחת, בועות אוויר מעורב במהלך תרסיס ציפוי משתחררים. אופים על פלטה חמה ב 95 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות. למדוד את עובי שכבות 10 על ידי מיקרומטר. לאחר מכן, לחשב את העובי לכל שכבה. לקבוע את מספר החזרות תרסיס ציפוי של עובי הסרט מחושב לכל שכבה הנותרים. ואז לרסס את multilayer כדי ליצור סרט עבה כדי להשיג עובי הסרט היעד. במחקר זה, שכבות 40 מוחלים על עובי 200 μm. תן את המצע לעמוד במשך 5 דקות לאחר הציפוי תרסיס רב שכבתי. אופים על פלטה חמה ב 95 מעלות צלזיוס למשך דקות 240. להשאיר את המצע SU-8 מצופה על פלטה חמה עבור 60 דקות, לאחר מכן לצנן את זה לאט לטמפרטורת החדר. 3D mesh ויוצרים מבנה מניחים את המצע על טבלת התאמת זווית על-ידי היפוך המצע (קרי, הסרט SU-8 כלפי מטה) כמוצג באיור2. לתקן את הקצה של המצע עם קלטת. להטות את הזווית של טבלת התאמה ל- 45°.הערה: 0° אומר שהמצע נמצא במצב אופקי. הזווית בשלב זה נקבע על ידי חוק סנל, שמחושבים על מקדם שבירה של photoresist, מקדם שבירה של אוויר. מאת בין בזווית התקרית של 45°, מבנה רשת עם זווית מבנה של 64° מפוברק. למקם את טבלת התאמת זווית תחת מקור האור UV. להחיל אור UV אנכית על המצע של מינון החשיפה של mJ/cm 1502 , אורך גל של 365 ננומטר. לאחר החשיפה, להחזיר את הזווית של התאמת טבלת 0°, להטות את זה ל- 45° בכיוון ההפוך. החל אולטרא סגול אנכית באופן זהה.הערה: איורים מוצגים באיור 3 א, ב’. למקם את המצע על פלטה חמה ולהגדיר את הטמפרטורה עד 95 ° C עבור PEB (לאחר חשיפה לאפות). אופים את המצע במשך 8 דקות לאחר הטמפרטורה יהפוך 95 ° C. לבטל את הכוח של הכיריים. המתן עד הטמפרטורה של הכיריים טיפות כ 40 ° C. שופכים 150 מ ל SU-8 מפתח לתוך גביע זכוכית 500 מ”ל. להגדיר את המצע ג’יג טפלון לפיתוח. שופכים 150 מ ל אלכוהול איזופרופיל (IPA) לתוך כוס זכוכית נוספת של 500 מ”ל. לפתח עבור 20-30 דק. ודא כי אם הזמן מתפתחות אינו מספיק, זה מוביל לפתיחה מספיקה של חללים רשת. לטבול את המצע עם ג’יג ב- IPA ולשטוף למשך 2 דקות.הערה: אם השטח של סו-8 הוא ככל הנראה לבן ובוצית, הוא מציין כי פיתוח לא מספיקות. במקרה זה, חזור על פיתוח ושטיפה שוב. לאחר פיתוח מלאה, נוצר מבנה רשת שינוי, כפי שמוצג באיור 3 ג. מבנה שחרור מן המצע זכוכית שופכים 150 מ ל טולואן פתרון לתוך גביע זכוכית 500-mL. מכסים את. הספל עם רדיד אלומיניום מאחר טולואן קל מתמוססות בטמפרטורת החדר. לטבול את המצע בפתרון טולואן במשך כ 3-4 ח’ ודא השכבה ההקרבה של שרף אקרילי חרוטה, ואת המבנה SU-8 עם מבנה רשת הוא שוחרר מן המצע, כפי שמוצג באיורתלת-ממד. לנשוף אוויר אל המצע ולהסיר לחות. לאחסן אותו desiccator עד הוא משמש בשלב 4.3. 2. הכנת הסרט פיזואלקטריים הכנת גיליון PVDF. בנוסף, להכין סכין למטחנת עם להב פלדת אל-חלד, חיתוך מחצלת. לגזור את הגיליון PVDF לצורה התקן עם גיליון2 360 מ מ (10 מ”מ x 30 מ”מ על זיז ו- 6 מ”מ x 10 מ”מ עבור חיבור חשמל), כפי שמוצג באיור 3 א. במקום הסרטים PVDF שנגזרו על צלחת פטרי עם מגב תאית. לאחסן אותם desiccator. 3. הכנה של מצע להדבקה רשת שינוי מבנה וקולנוע פיזואלקטריים למזוג 10 מ”ל של הסוכן הראשי של PDMS, 1 מ”ל של ריפוי סוכן לתוך שפופרת צנטרפוגה (קרי, היחס בין נפח הוא 10:1). הגדר את הצינור צנטריפוגה ערבוב של כוכבי הלכת, defoaming מכונת ולערבב שני פתרונות עבור 1 דקות. להכין שני 30 מ”מ x 40 מ”מ זכוכית סובסטרטים. הגדר את המצע זכוכית על הבמה תיקון בבית הבליעה ספין-coater. ירידה PDMS פתרון על גבי המצע זכוכית. לאחר מכן, יוצרים את הסרט PDMS על ידי ציפוי ספין ב- 4,000 סל ד, כפי שמוצג באיור 3e. אופים את המצע על פלטה חמה ב 100 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות לייבוש את הסרט PDMS. לבטל את הכוח של הכיריים. המתן עד הטמפרטורה של הכיריים טיפות כ 40 ° C. 4. ייצור של bimorph רטט האנרגיה המקצרה במקום לחתוך PVDF הסרטים אחד על גבי שני סובסטרטים PDMS, כפי שמוצג באיור 3f. להבטיח כי רק על ידי הצבת PVDF סרטים על פני השטח של PDMS, הם דבקים אחד לשני. אם קמטים נראים על הסרטים PVDF, להרחיב אותם עם גלגלת.הערה: PVDF בשני הסרטים האלה נקראים PVDF flm1 ו PVDF flm2, סובסטרטים PDMS שתי PDMS sbs1 , PDMS sbs2, מובהר. ירידה 3005 SU-8 על גבי PVDF flm1 על PDMS sbs1. לאחר מכן, יוצרות הסרט דק SU-8 על ידי ציפוי ספין ב- 4,000 סל ד, כפי שמוצג באיור 3 g.הערה: זה סרט דק SU-8 הופכת שכבת אדהזיה בין המבנה רשת של PVDF flm1. המקום שבו 3005 SU-8 לא הושלכה משמש עבור חיווט לרכוש חשמל. למקם את מבנה רשת SU-8 PVDF flm1 והקשר אותם כמוצג באיור3 h. ירידה 3005 SU-8 על גבי PVDF flm2 על PDMS sbs2. לאחר מכן, טופס הסרט דק SU-8 על ידי ציפוי ספין ב- 4,000 סל ד באותה דרך כשלב 4.2. לקלף PVDF flm2 מן PDMS sbs2 , ואז למקם על גבי המבנה רשת SU-8 מונחת PVDF flm1, הקפדה אותם כפי שמוצג באיור 3עכשיו, j. לאחסן את המכשיר עם המדינה משועבדות במיכל עם לחות נמוכה כגון desiccator. השאר אותה למשך כ- 12 שעות. לדחות את הפינצטה לתוך הצד התחתון של השכבה הנמוכה PVDF flm1 , קליפת בונדד 3 שכבות PVDF flm1, סו-8 רשת שינוי מבנה, PVDF flm2 בו זמנית מן המצע, כפי שמוצג באיור 3 k.