Impression de timbre évolutive et Fabrication de Surfaces Hemiwicking

Récemment, il y a eu un intérêt accru pour pouvoir tant activement que passivement contrôler le mouillage, l’évaporation et le mélange des fluides. Hemiwicking unique texturé surfaces offrent une solution originale pour techniques de refroidissement parce que ces surfaces texturées agissent comme une pompe liquide (et/ou de la chaleur) sans les pièces mobiles. Ce mouvement du fluide est entraîné par une cascade d’événements action capillaire associée à la courbure dynamique de la couche mince liquide. En général, lorsqu’un liquide mouille une surface solide, une courbe liquide minces (c.-à-d., le ménisque liquide) est rapidement forme. L’épaisseur de fluide et le profil de courbure évoluent jusqu’à ce qu’un minimum d’énergie libre est atteinte. Pour référence, ce profil de mouillage dynamique peut se désintégrer rapidement à quelques dizaines de nanomètres d’épaisseur dans un enjambement (fluide-mouillage)-échelle de longueur de seul des dizaines de micromètres. Ainsi, cette zone de transition (liquide-film) peut subir des changements importants dans la courbure de l’interface liquide. La région de transition (minces) est d’où provient la quasi-totalité la dynamique physique et la chimie. En particulier, la région de transition (minces) est où le taux maximum d’évaporation (1), (2) dis-assemblage des gradients de pression et des gradients de pression (3) hydrostatique sont trouvent^1,2. Ainsi, courbes liquide-films jouent un rôle essentiel dans le transport thermique, séparation des phases, des instabilités fluides et le mélange des fluides multi-composants. Par exemple, en ce qui concerne le transfert de chaleur, le flux de chaleur mur plus élevés ont été observés dans cette région de minces fortement courbées, transition^3,4,5,6,7.

Hemiwicking des études récentes ont montré que la géométrie (p. ex., hauteur, diamètre, etc.) et le placement des piliers déterminent la mouillant barre de charge et la vitesse du fluide traversant les structures⁸. Comme le front de fluide est évaporation l’extrémité de la dernière structure dans un tableau, le front de fluide est maintenu à une distance constante et de la courbure, comme le liquide évaporé est remplacé par le liquide stocké dans la mèche de structures⁹. Hemiwicking structures ont également servis à caloducs et sur des surfaces bouillante pour analyser et améliorer les mécanismes de transfert de chaleur différents. ^{10 , 11 , 12}.

Une méthode actuellement utilisée pour créer des structures de mèche est empreinte thermique lithographie¹³. Cette méthode est exécutée en emboutissant la disposition souhaitée dans une couche de résistance sur un échantillon de moule silicone avec un timbre de polymère thermoplastique, puis en retirant le timbre pour maintenir les microstructures. Une fois enlevé, l’échantillon est soumis à un ion réactif gravure le processus pour enlever tout l’excès resist couche^14,15. Ce processus, cependant, peut être sensible à la température de la fabrication des structures mèche et comprend plusieurs étapes qui utilisent divers revêtements pour assurer l’exactitude de la mèche de structures¹⁶. Il arrive également que des techniques de lithographie ne sont pas pratiques à macro-échelle patterning ; alors qu’elles continuent de fournir un moyen de créer un modèle de microstructures sur une surface, le débit de cette procédure est beaucoup moins qu’idéal pour la reproduction à grande échelle. Compte tenu de la texturation à grande échelle, reproductible, comme revêtement spin ou dip, il y a un manque inhérent de structuration contrôlable. Ces méthodes créer un tableau aléatoire des microstructures sur la surface de la cible, mais peuvent être redimensionnées pour couvrir des domaines beaucoup plus grandes que la lithographie traditionnelle techniques¹⁷.

Le protocole décrit dans le présent rapport tente de combiner les points forts de texturation des méthodes traditionnelles tout en éliminant les faiblesses spécifiques de chacun ; Il définit une façon de fabriquer des structures hemiwicking personnalisé de différentes hauteurs, formes, orientations et matériaux sur une échelle et avec un débit potentiellement élevé. Mèche de divers modèles peuvent être créés rapidement aux fins d’optimisation de l’effet de mèche caractéristiques, telles que la maîtrise de la vitesse du fluide, propagation et le mélange de différents fluides. L’utilisation de différentes structures mèche peut également fournir plusieurs épaisseurs minces et les profils de courbure, qui peuvent servir à étudier systématiquement le couplage entre chaleur et transfert de masse avec différentes épaisseurs et les profils de courbure du liquide ménisque.