Stampa timbro scalabile e fabbricazione delle superfici Hemiwicking

Recentemente c’è stato interesse aumentato nel riuscire a sia attivamente e passivamente la bagnatura, evaporazione, di controllo e miscelazione dei fluidi. Le superfici in modo univoco martellata hemiwicking forniscono una soluzione di romanzo per tecniche di raffreddamento perché queste superfici strutturate agiscono come una pompa di liquido (e/o calore) senza parti in movimento. Questo fluido movimento è guidato da una cascata di eventi azione capillare associata con la curvatura dinamica del liquido thin-film. In generale, quando un liquido bagna una superficie solida, un curvato liquido film sottile (i.e., menisco liquido) forma rapidamente. Il profilo di curvatura e spessore fluido evolvere fino a quando non viene raggiunto un minimo di energia libera. Per riferimento, questo profilo dinamico bagnante può decadere rapidamente a decine di nanometri di spessore all’interno di un spanning (fluido-bagnante)-scala di lunghezza di solo le decine di micrometri. Così, questa regione (liquido-pellicola) transitoria può subire cambiamenti significativi nella curvatura di interfaccia liquido. La regione (film sottile) transitoria è dove quasi tutti la dinamica fisica e chimica originario. In particolare, la regione (film sottile) transitoria è dove i tassi di evaporazione di massima (1), (2) dis-giunzione gradienti di pressione e gradienti di pressione (3) idrostatica si trovano^1,2. Di conseguenza, curve liquido-pellicole giocano un ruolo fondamentale nel trasporto termico, separazione di fase, instabilità del fluido e la miscelazione di liquidi multi-componente. Per esempio, per quanto riguarda il trasferimento di calore, i flussi di calore più alti muro sono stati osservati in questa regione di film sottile altamente curvo, transitorio^3,4,5,6,7.

Recenti studi di hemiwicking hanno dimostrato che la geometria (ad esempio, altezza, diametro, ecc.) e il posizionamento dei pilastri determinare il profilo anteriore di bagnatura e la velocità del fluido che attraversa le strutture⁸. Come parte anteriore liquido evapora fuori la fine dell’ultima struttura in una matrice, la parte anteriore di fluido viene mantenuta a una distanza costante e curvatura, come il fluido evaporato viene rimpiazzato dal fluido memorizzato nel wicking strutture⁹. Strutture di Hemiwicking sono stati utilizzati in tubi di calore e sulle superfici bollente per analizzare e migliorare i meccanismi di trasferimento di calore differente. ^{10 , 11 , 12}.

Un metodo attualmente utilizzato per creare strutture di traspirazione è impronta termica Litografia¹³. Questo metodo viene eseguito da stampaggio il layout desiderato in uno strato di fotoresist su un campione di stampo di silicone con un timbro di polimero termoplastico, quindi rimuovere il timbro per mantenere le microstrutture. Una volta rimosso, il campione è messo attraverso un ione reattivo mordenzatura per rimuovere qualsiasi di resistere in eccesso strato^14,15. Questo processo, tuttavia, può essere sensibile alla temperatura di fabbricazione delle strutture wicking e include più passaggi che utilizzano vari rivestimenti per garantire l’accuratezza delle strutture wicking¹⁶. È anche il caso che non sono pratici per macro-scala patterning; tecniche di Litografia mentre ancora forniscono un modo per creare un modello di microstrutture su una superficie, la velocità effettiva di questa procedura è molto meno di ideale per la riproduzione su larga scala. Considerando su larga scala, riproducibile texturing, come rivestimento di spin o tuffo, c’è una mancanza intrinseca di patterning controllabile. Questi metodi, creano una matrice casuale di microstrutture sulla superficie di destinazione ma possono essere regolati per coprire aree notevolmente più grandi rispetto a tecniche di Litografia tradizionale¹⁷.

Il protocollo descritto all’interno di questa relazione tenta di combinare i punti di forza dei metodi tradizionali di testurizzazione eliminando contemporaneamente le specifiche debolezze di ciascuno; definisce un modo per fabbricare strutture personalizzate hemiwicking di varie altezze, forme, orientamenti e materiali su scala macro e con potenzialmente elevato throughput. Vari modelli wicking possono essere rapidamente creati allo scopo di ottimizzazione di wicking caratteristiche, come il controllo direzionale della velocità del fluido, la propagazione e la miscelazione di fluidi diversi. L’utilizzo di differenti strutture traspirante in grado di fornire anche diverso film sottile spessore e curvatura profili, che possono essere usati per studiare sistematicamente l’accoppiamento tra calore e trasferimento di massa con diverso spessore e curvatura del liquido menisco.