Impressão do selo escalável e fabricação de superfícies de Hemiwicking

Recentemente, tem havido crescente interesse no poder tanto activa e passivamente, controlar a molhadela, evaporação e mistura de líquidos. Hemiwicking exclusivamente texturizados superfícies fornecem uma solução de romance para técnicas de resfriamento, porque essas superfícies texturizadas atuam como uma bomba de líquido (e/ou calor), sem partes móveis. Este movimento do fluido é impulsionado por uma cascata de eventos de ação capilar associada a curvatura dinâmica do líquido fino-filme. Em geral, quando um líquido molha uma superfície sólida, um curvado líquido filme fino (isto é, líquido do menisco) rapidamente forma. O perfil de curvatura e espessura fluida evoluem até atingir um mínimo de energia livre. Para referência, este perfil dinâmico umectante pode decair rapidamente a dezenas de nanômetros de espessura dentro de uma abrangência (fluido-molhamento) escala de comprimento de apenas dezenas de micrômetros. Assim, nesta região (líquido-filme) transitória pode sofrer alterações significativas na curvatura da interface do líquido. Região da transição (película fina) é onde se origina quase toda a dinâmica física e química. Em particular, a região da transição (película fina) é onde as taxas de evaporação máxima (1), gradientes de pressão (2) dis-ingresso e gradientes de pressão (3) hidrostática são encontrados^1,2. Como resultado, curvas líquido-filmes desempenham um papel vital no transporte térmico, separação de fases, instabilidades fluidas e a mistura de fluidos multi-componentes. Por exemplo, no que diz respeito a transferência de calor, os fluxos de calor de parede mais alta têm sido observados nesta região de filme fino altamente curvado, transição^3,4,5,6,7.

Hemiwicking os estudos recentes têm mostrado que a geometria (por exemplo, altura, diâmetro, etc.) e a colocação dos pilares determinam o perfil frontal de umectação e velocidade do fluido atravessa as estruturas⁸. Como fluida frente está evaporando fora da extremidade da última estrutura em uma matriz, a frente de fluido é mantida a uma distância constante e curvatura, como o líquido evaporado está sendo substituído pelo líquido armazenado na wicking estruturas⁹. Hemiwicking estruturas também utilizámos em tubulações de calor e em superfícies fervente para analisar e melhorar os mecanismos de transferência de calor diferentes. ^{10 , 11 , 12}.

Um método usado atualmente para criar estruturas wicking é impressão térmica litografia¹³. Este método é executado pelo carimbo o layout desejado em uma camada de resistir numa amostra de molde de silicone com um carimbo de polímero termoplástico e, em seguida, remover o selo para manter as microestruturas. Uma vez retirada, a amostra é colocada através de um íon reativo, gravando o processo para remover qualquer excesso resist camada^14,15. Este processo, no entanto, pode ser sensível à temperatura de fabricação das estruturas wicking e inclui várias etapas que utilizam vários revestimentos para garantir a exactidão do wicking estruturas¹⁶. É também o caso de técnicas de litografia não são práticas para macroescala, padronização; enquanto eles ainda oferecem uma maneira de criar um padrão de microestruturas sobre uma superfície, a taxa de transferência deste procedimento é distante menos do que ideal para a reprodução em grande escala. Considerando em grande escala, reprodutível texturização, tais como revestimento de spin ou mergulho, há uma inerente falta de padronização controlável. Esses métodos criar uma matriz aleatória de microestruturas sobre a superfície do alvo, mas podem ser escalados para cobrir áreas vastamente maiores do que as técnicas de litografia tradicional¹⁷.

O protocolo descrito dentro deste relatório tenta combinar os pontos fortes dos métodos tradicionais de texturização, eliminando simultaneamente as deficiências específicas de cada um; Ele define uma maneira de fabricar estruturas de personalizada hemiwicking de diferentes alturas, formas, orientações e materiais em macroescala e com potencialmente alto throughput. Vários testes padrões wicking podem ser rapidamente criados para fins de otimização de absorção características, tais como o controle direcional da velocidade do fluido, propagação e mistura de diferentes fluidos. O uso de diferentes estruturas wicking também pode fornecer diferentes espessura de película fina e perfis de curvatura, o que podem ser usados para estudar sistematicamente o acoplamento entre o calor e transferência de massa com diferentes espessuras e perfis de curvatura do líquido menisco.